科学家发明使用DNA检测铅的传感器

    铅是造成环境污染的一种普通元素，可以引起许多健康问题，尤其是在儿童中这种危害更为明显。目前的铅检测技术需要有复杂的设备或样品处理。现在，伊利诺斯大学的研究人员已经发明了一种进行实时原位铅离子检测的简单、经济的方法。 

    伊利诺斯大学化学教授Yi Lu说：“我们的铅传感器的特征在于，它们含由小的，与构成我们基因的“基础”相同的DNA片断。”DNA是一种遗传物质，碱基的不同组合，或者说序列决定个人的各种特征，如眼睛的颜色，头发的颜色和高度。 

    Lu说：“这种传感器代表了新一类简单的，环境安全传感器，并且是第一个检测金属离子的催化性DNA生物传感器的例子。”该传感器结合了催化DNA的高度金属离子选择性，和荧光检测的高度敏感性。因为DNA分子稳定，成本低，易于形成可见纤维和芯片，这种催化DNA系统是一种在偏远地区进行实时铅检测的理想“候选者”，如用于环境监测，临床毒理学检测和工业加工监测。

    为了寻找可以从其它金属离子中区分出铅离子的特异DNA序列，Lu和一名研究生Jing Li使用了一种名为体外选择的方法。这种选择过程可以获得大量的DNA序列样品（多达1000万亿个分子），通过多聚酶链反应扩增所需序列，以及进行突变以提高效果。

    使用体外选择，Lu和Li发现了几个专一与铅离子反应的DNA序列。为了增加传感器的灵敏性，研究者将一个荧光标签加到专一性DNA序列上。

    尽管大部分的DNA分子是双链结构，但Lu和Li选择的接触反应性DNA却是但链结构，并且可以象蛋白一样缠绕包裹起来。在这个单链中，研究者们塑造了一个特异的结合位点——一种只能够容纳选择的金属离子的口袋。

    Lu说：“该工作的机理表明这种方法也可以用来获得其它有毒（如汞和镉）或有益的（如钙和钾）金属离子的生物传感器。同时，我们可以了解产生金属特异性的DNA的序列和结构因素。”