伴随着工业的快速发展,大量的汞作为生产废料排入环境中。中国是受到汞污染威胁最大的国家。在联合国环境规划署发布的数据中显示,2005年中国人为排放汞量约占全球总量的40%。而一旦汞通过饮用水或食用受污染水域中海产品等途径进入生物体中,新陈代谢是无法将其排出体外的。作为一种有生物累积性的污染物,微量的汞可在体内不断蓄积,从而引起以神经毒性和肾脏毒性为主的多系统损害,对生命体的健康造成极大威胁。汞离子极佳的溶解性与稳定性使它成为水体汞污染最主要的构成,因此在水体中对汞离子进行高特异性、高灵敏的检测,从而对饮用水源进行控制,保障饮用水的洁净具有重大的意义。对于汞的测定,常见的方法有原子光谱法、等离子电感耦合质谱法与色谱法等。这些方法灵敏度高、特异性好,但所用大型仪器价格高昂,样品处理上也颇为繁琐。这些弊端限制了它们在追求高效、低成本的实际检测应用上的推广。近年来,有研究报导DNA序列中的胸腺嘧啶能与汞离子发生特异性结合,形成稳定的T-Hg2+-T结构。这一发现引起了国内外学者们高度的关注,并根据这一结构相继研究出多种新型汞离子生物传感器。本论文便是基于T-Hg2+-T结构,利用核酸酶的水解能力,结合纳米材料的优异性能,构建出基于G-四分体DNA酶的新型比色汞离子传感器。论文的主要内容如下：第一章绪论本章首先阐明以汞为代表的重金属污染局势的严峻性与检测的必要性,介绍了多种对汞离子进行检测的手段,其中着重综述了利用T-Hg2+-T结构构建的生物传感器在汞离子检测上的应用发展,并对G-四分体DNA酶的性质与应用进行了介绍。此外阐述了核酸酶水解技术与纳米材料在生物传感器中的应用。最后阐明了本论文研究的理论基础和选题依据,并提出了本论文研究工作的意义。第二章基于核酸内切酶的新型G-四分体DNA酶纳米金属离子传感器的构建及应用在本章中,我们报导了一种新型汞离子比色传感器。该传感器是利用修饰有DNA酶的金纳米聚合网状结构的信号放大能力,磁性纳米颗粒的分离能力及核酸内切酶EcoR V对DNA双链特异性位点的识别、水解作用而构建的。当水体中存在Hg2+离子时,修饰有富胸腺嘧啶(T)捕获DNA序列的磁纳米颗粒S1/MNPs与修饰有另一条富T捕获探针的金纳米颗粒S2/S3/Au NPs对Hg2+进行识别,并通过T-Hg2+-T结构的形成实现对Hg2+的捕获。随后加入修饰有DNA酶的金纳米颗粒S4/S5/Au NPs,通过DNA的杂交完成金纳米聚合网状结构的构建,以实现信号扩增。通过EcoR V的水解,两条捕获序列形成的双螺旋结构遭到破坏；磁性分离后,带有DNA酶的金纳米网状聚合结构进入上层清液中,在H2O2的存在下可催化ABTS氧化反应生成蓝绿色产物,用紫外-可见分光光度计可对此信号进行检测。该方法特异性好,磁性纳米颗粒的应用有效消除了复杂水体环境中杂离子可能对检测造成的影响,检测限达0.8nM,远低于EPA对饮用水中含汞量制定的标准(10nM)。第三章基于核酸外切酶的新型G-四分体DNA酶金属离子传感器的构建及应用本文报道了一种新型汞离子比色传感器,该传感器采用由两段DNA酶序列构成的一条检测探针,其中一段为位于检测探针3’末端的的富胸腺嘧啶(T)DNA酶序列,具备目标检测及信号放大的双重功能。当汞离子存在时,该序列可通过T-Hg2+-T的结合形成双螺旋结构,从而将裸露的3’末端进行保护,使检测探针免遭后续核酸外切酶Exo Ⅰ的水解。而当环境中存在hemin时,该序列倾向于解开T-Hg2+-T的配对,与hemin形成G-四分体结构,从而催化ABTS的氧化产生蓝绿色产物。该方法对汞离子具有较好的特异性,双酶的设计使检测限达3nM。