基于中段趾介导DNA链置换反应的水产品痕量汞污染无酶放大检测技术

为解决水产品中汞污染快速检测难题，研究人员开发了一种基于中段趾介导DNA链置换(MTdis)的一锅式无酶放大检测技术。该技术通过T-Hg2+ -T配位触发链置换反应，实现4.17 nM检测限和30分钟快速检测，在虾和三文鱼样本中回收率达85.70–104.38%，为食品安全监测提供新工具。

　　

汞污染因其在食物链中的生物积累效应，已成为全球性食品安全隐患。水产品中的无机汞(Hg²⁺
)会转化为剧毒的甲基汞(CH₃
Hg⁺
)，通过膳食摄入导致儿童智力发育迟滞、成人心血管疾病风险上升。现有检测方法如电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)虽精准但设备昂贵，而电化学传感器易受基质干扰。DNA探针虽具特异性，但传统T-Hg²⁺
-T配位体系每个汞离子仅触发单次信号，灵敏度不足。

四川大学的研究团队在《Food Research International》发表创新成果，提出中段趾介导DNA链置换(MTdis)技术。该技术设计预淬灭的T-rich双链探针，通过Hg²⁺
诱导的链置换反应实现信号放大：当Hg²⁺
与中央趾区的胸腺嘧啶(T)结合后，触发置换链(Displacement strand)竞争性杂交，每次结合可释放两个6-羧基荧光素(FAM)荧光团，产生5.9倍信号增益。关键技术包括：1) 设计含中央趾区的双标记T-rich探针；2) 优化链置换反应动力学；3) 建立30分钟快速检测流程；4) 验证实际样本(虾/三文鱼)适用性。

Assaying principles for Hg²⁺
detection
研究团队构建的预淬灭探针包含两端标记FAM的T-rich中段趾链，以及与两端带黑洞淬灭剂(BHQ1)的淬灭链(Quencher strand)形成的双链结构。Hg²⁺
通过T-Hg²⁺
-T配位稳定中段趾区，促使置换链侵入并释放FAM信号，实现"一汞双信号"放大。

Enhanced sensitivity and selectivity
相比单标记探针，双FAM设计将检测限从24.6 nM降至4.17 nM。在10倍浓度干扰离子(Al³⁺
、Cu²⁺
等)存在下仍保持>90%特异性，归功于T-Hg²⁺
-T的高选择性(结合常数Ka=10⁷
M^-1
)。

Real-sample validation
加标实验中，虾样本回收率92.33–104.38%，三文鱼85.70–97.21%，变异系数<5%。与ICP-MS结果高度一致(R²
=0.991)，证实其在复杂基质中的可靠性。

该研究突破传统酶放大技术的操作复杂性，首次将中段趾设计应用于重金属检测。30分钟完成检测的特性使其适用于现场筛查，4.17 nM灵敏度满足欧盟0.5 ppm的鱼类汞限量标准。未来可通过微流控芯片整合，进一步推动食品安全快检设备开发。研究获得国家重点研发计划(2022YFF1103000)等资助，为《水俣公约》履约提供技术支撑。