【摘 要】
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核产品生产以及核废料后续处理过程中可导致铀以离子形态排放到环境中,引起地表水和地下水的污染,进而对人体产生极大的危害。铀在水环境中主要以铀酰离子(UO22+)的形式稳定存在。脱氧核酶（DNAzyme）因其优越的特异性和灵敏度广受研究者关注,常常作为优秀的DNA探针被用于微量甚至痕量金属离子的检测。本文基于特异性脱氧核酶结合荧光和比色方法设计了三种生物传感体系并成功将其用于实际水样中UO22+的检测
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（12175103）； 湖南省重点科研项目（2018SK2029）；
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核产品生产以及核废料后续处理过程中可导致铀以离子形态排放到环境中,引起地表水和地下水的污染,进而对人体产生极大的危害。铀在水环境中主要以铀酰离子(UO22+)的形式稳定存在。脱氧核酶（DNAzyme）因其优越的特异性和灵敏度广受研究者关注,常常作为优秀的DNA探针被用于微量甚至痕量金属离子的检测。本文基于特异性脱氧核酶结合荧光和比色方法设计了三种生物传感体系并成功将其用于实际水样中UO22+的检测。本文第1章介绍了铀的污染现状和检测方法、脱氧核酶的研究现状,以及二硫化钼、金纳米粒子和G-四链体等材料的基本性质和应用。本文第2章提出了一种基于熵驱动循环放大原理检测UO22+的超灵敏的荧光传感方法。在该检测体系中,UO22+特异性DNAzyme在UO22+的作用下被切割,释放出DNA片段。被释放的DNA片段启动循环放大反应,将DNA复合物里包含的FAM-DNA释放出来。利用Mo S2对DNA单链有较高的亲和性,对DNA双链的亲和力较低的特性,带有荧光团FAM的DNA单链可与Mo S2纳米片结合,进而使荧光强度大大降低。荧光强度变化程度与UO22+在10～100 pmol/L成线性关系（r=0.9932）,检出限LOD为3.60 pmol/L。该方法被证明可以用于实际水样中UO22+的检测,通过对采集水样的加标实验得出加标回收率97.0%～103.0%,相对标准偏差RSD在1.0%～2.6%范围内。这些结果表明,我们成功开发了一种基于熵驱动循环放大机制的荧光传感方法用于超灵敏检测水中的UO22+。本文第3章提出了一种基于金纳米粒子（Au NPs）修饰的DNA探针（Au NPs/DNA）设计的用于UO22+检测的荧光传感方法。脱氧核酶底物链上修饰的荧光团,在底物链断裂脱离后,与Au NPs修饰的DNA探针牢固结合。Au NPs对荧光团形成猝灭作用,根据体系中荧光的猝灭程度来表征检测的UO22+的浓度。荧光强度变化程度与UO22+在2～100 nmol/L成线性关系（r=0.9991）,LOD为1.38 nmol/L。该方法被证明可以用于实际水样中UO22+的检测,通过对采集水样的加标实验得出加标回收率为95.9%～103.6%,RSD在0.8%～2.7%范围内。这些结果表明,我们成功开发了一种基于Au NPs/DNA的荧光传感方法用于高灵敏检测水中的UO22+。本文第4章提出了一种基于G-四链体/血红素（G4s/hemin）设计的用于UO22+检测的比色生物传感方法。UO22+作用下DNAzyme发生裂解,脱离出的底物链与一带有裸露部分的DNA双链结合,未结合的部分由于富G序列的存在形成了G4s。G4s与hemin结合,催化过氧化氢使四甲基联苯胺被氧化,体系呈现蓝色,在波长650 nm处出现吸收峰。根据吸收峰的高度表征UO22+的浓度。实验结果显示该方法在5～150 nmol/L的范围内成线性关系（r=0.9972）,LOD为3.06nmol/L。该方法被证明可以用于实际水样中UO22+的检测,通过对采集水样的加标实验得出加标回收率为99.4%～106.0%,RSD在2.5%～4.2%范围内。这些结果表明,我们成功开发了一种基于G4s/hemin的荧光传感方法用于高灵敏检测水中的UO22+。
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