“鉛污染”有了制勝法寶 傳感器和試紙條同檢測
鉛的危害
省疾控中心發布2012年業務技術報告藍皮書,專家研究小組針對省內重點地區重金屬污染對當地兒童的健康影響,首次進行了調查和評估,調查發現,鎘、鉛對兒童存在潛在危害。
“人體吸收鉛元素主要就兩條途徑,消化道和呼吸道,兒童對鉛的吸收率要大大高于成人,首先因為兒童自身排鉛能力不及成人,其次離地面1米左右的位置,是空氣中含鉛濃度最高的,這個高度的兒童最易吸入鉛污染的空氣,造成體內鉛超標。”杭州市紅會醫院職業病科胡祖應主任醫師說。
除此之外,竺智偉醫生補充解釋,兒童消化道對鉛吸收率要比成人高出5—10倍。并且兒童胃排空也比成人快,而通常在胃排空的狀態下,鉛的吸收率會大幅增加;同時兒童較多手口動作,使得環境中的鉛更多地通過手帶入口中進入體內。
胡祖應表示:“鉛超標或者鉛中毒都會引起兒童的神經系統、血液系統以及消化系統的一系列異常表現,尤其容易導致兒童沖動、多動、注意力不集中、記憶力下降等。而長期接觸一定劑量的鎘主要導致腎臟損害,造成鈣、磷和維生素D代謝障礙,進而造成骨質軟化和疏松,慢性鎘中毒者可能出現神經、免疫、生殖系統損害。”
美國學者發明使用DNA檢測鉛的傳感器
鉛是造成環境污染的一種普通元素,可以引起許多健康問題,尤其是在兒童中這種危害更為明顯。目前的鉛檢測技術需要有復雜的設備或樣品處理。現在,伊利諾斯大學的研究人員已經發明了一種進行實時原位鉛離子檢測的簡單、經濟的方法。
伊利諾斯大學化學教授YiLu說:“我們的鉛傳感器的特征在于,它們含由小的,與構成我們基因的“基礎”相同的DNA片斷。”DNA是一種遺傳物質,堿基的不同組合,或者說序列決定個人的各種特征,如眼睛的顏色,頭發的顏色和高度。Lu說:“這種傳感器代表了新一類簡單的,環境安全傳感器,并且是第一個檢測金屬離子的催化性DNA生物傳感器的例子。”該傳感器結合了催化DNA的高度金屬離子選擇性,和熒光檢測的高度敏感性。因為DNA分子穩定,成本低,易于形成可見纖維和芯片,這種催化DNA系統是一種在偏遠地區進行實時鉛檢測的理想“候選者”,如用于環境監測,臨床毒理學檢測和工業加工監測。
為了尋找可以從其它金屬離子中區分出鉛離子的特異DNA序列,Lu和一名研究生JingLi使用了一種名為體外選擇的方法。這種選擇過程可以獲得大量的DNA序列樣品(多達1000萬億個分子),通過多聚酶鏈反應擴增所需序列,以及進行突變以提高效果。使用體外選擇,Lu和Li[FS:PAGE]發現了幾個專一與鉛離子反應的DNA序列。為了增加傳感器的靈敏性,研究者將一個熒光標簽加到專一性DNA序列上。盡管大部分的DNA分子是雙鏈結構,但Lu和Li選擇的接觸反應性DNA卻是但鏈結構,并且可以象蛋白一樣纏繞包裹起來。在這個單鏈中,研究者們塑造了一個特異的結合位點——一種只能夠容納選擇的金屬離子的口袋。
中科院研究檢測鉛離子試紙條問世
記者從中科院廣州生物醫藥與健康研究院獲悉,該院曾令文研究組以鉛離子特異性的DNAzyme為分子識別元件,構建了一種可用于鉛離子超靈敏檢測的非酶信號擴增試紙條。其原理為,當有鉛離子存在時,切割的DNAzyme的底物鏈會啟動一系列的DNA自組裝過程,從而達到信號放大的目的。相關成果日前發表于《化學通訊》。
據介紹,鉛離子是一類主要的環境污染物,具有致癌性,能夠對人體健康以及生態環境產生極大的危害。傳統的檢測方法主要是一些色譜、質譜技術,但這些方法操作麻煩,且需要昂貴的儀器,因而限制了它們的廣泛應用。
曾令文團隊應用的試紙條具有很高的靈敏度,可以檢測出10pM的鉛離子。這一數值遠遠低于美國環境保護署規定的飲用水中鉛離子的最大允許量72nM。
業內專家表示,該團隊構建的非酶信號擴增試紙條操作簡便,不需要使用檢測儀器,為環境中重金屬鉛離子污染的快速、靈敏檢測提供了一種有效的手段,降低了檢測成本,在環境重金屬檢測領域具有重要的應用價值。
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