CN107314976A - 组合物在检测钾离子浓度中的用途和应用 - Google Patents

组合物在检测钾离子浓度中的用途和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了组合物在检测钾离子浓度中的用途和应用。其中，该组合物包括菁染料和核酸适配体。不仅该组合物的价格便宜易得，而且利用该组合物检测钾离子浓度具有检测快捷、灵敏度高、无需特殊仪器、检测成本低廉等优点。

Description

组合物在检测钾离子浓度中的用途和应用
技术领域
本发明涉及分析检测领域，具体地，组合物在检测钾离子浓度中的用途和应用，更具体地，涉及组合物在检测钾离子浓度中的用途，用于检测钾离子浓度的试剂盒和检测钾离子浓度的方法。
背景技术
人体内的钾是维持细胞生理活动的主要阳离子，是保持机体的正常渗透压机酸碱平衡，参与糖及蛋白质代谢，保证神经肌肉的正常功能所必需，其含量是人体生理活动的重要指标。尿液、血清中钾离子的含量水平在临床上可用于诊断一些肾脏、心脏等方面的疾病。
正常情况下，人血清中的钾离子浓度的合理参考范围为：3.5-5.5mmol/L。当钾离子浓度高于参考值，表现出高钾症，其原因主要有：急性肾功能衰竭、严重溶血或组织损伤、急性酸中毒或组织缺氧、肾上腺皮质功能减退、醛固酮缺乏、长期应用利尿剂、家族性高血钾等。血清钾高还可以引起严重的肌肉、心肌和呼吸功能的抑制性应激紊乱，以及特异的心电图改变。血清钾高于7mmol/L时，就有这些症状出现，超过10mmol/L时，即可发生心室纤颤，心脏停搏而导致死亡。反之当钾的摄入量不足、钾丢失严重、肾脏疾病转入多尿期等情况时则会出现低钾症。
目前测定钾离子浓度的主要方法有：化学测定法、火焰光度法、离子选择电极法、酶动力学法、原子分光光度法、中子活化法、同位素稀释质谱法等，而现在临床上经常使用的方法是火焰光度法和离子选择电极法，但这两种方法的检测速度慢，检测仪器复杂，检测成本高。
由此，检测钾离子浓度的方法有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出种组合物在检测钾离子浓度中的用途，该组合物包括菁染料和核酸适配体，不仅该组合物的价格便宜易得，而且利用该组合物检测钾离子浓度具有检测快捷、灵敏度高、无需特殊仪器和检测成本低廉等优点。
需要说明的是，本发明是基于发明人的下列工作而完成的：
发明人发现，核酸适配体在Tris-HCl体系中以单链形式存在，当加入钾离子时，钾离子诱导核酸适配体形成G-四链体，所形成的G-四链体进一步诱导菁染料单体形成J-聚集体，输出J-聚集体信号。而以G-四链体为介导形成的菁染料J-聚集体信号强弱与钾离子浓度直接相关。因此，通过圆二色谱法、紫外光谱法或荧光光谱法检测J-聚集体信号，从而能够高灵敏度的、特异性检测出样本中的钾离子。
因而，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种组合物在检测钾离子浓度中的用途。根据本发明的实施例，所述组合物包括菁染料和核酸适配体。
发明人惊奇地发现，利用含有菁染料和核酸适配体的组合物检测钾离子浓度，不仅该组合物的价格便宜易得，而且利用该组合物检测钾离子浓度，检测快捷、灵敏度高，对钾离子浓度的检测限达到了1μmol/L，并且无需特殊仪器，检测成本低廉，从而，该组合物适于在钾离子浓度检测中广泛应用。
在此基础上，根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于检测钾离子浓度的试剂盒。根据本发明的实施例，该试剂盒包括菁染料和核酸适配体。
根据本发明的实施例，利用该试剂盒检测钾离子浓度，具有检测快捷、灵敏度高、无需特殊仪器，检测成本低廉等优点，从而，该试剂盒适于在钾离子浓度检测中广泛应用。其中，需要说明的是，该试剂盒含有的菁染料和核酸适配体具有前述菁染料和核酸适配体的全部技术特征和效果，在此不再赘述。
进一步地，根据本发明的第三方面，本发明提供了一种检测钾离子浓度的方法。根据本发明的实施例，该方法是利用前述的试剂盒或含有菁染料和核酸适配体组合物进行的。由此，该检测钾离子浓度的方法具有检测快捷、灵敏度高、无需特殊仪器，检测成本低廉等优点，从而，该方法适于在钾离子浓度检测中广泛应用。其中，需要说明的是，该方法所采用的试剂盒以及菁染料和核酸适配体具有前述试剂盒以及菁染料和核酸适配体的全部技术特征和效果，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的专属性实验结果示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的检测限结果示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的检测限结果示意图；
图4显示了根据本发明一个实施例的核酸适配体浓度筛选结果示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的菁染料浓度筛选结果示意图；
图6显示了根据本发明一个实施例的菁染料与核酸适配体的浓度比例范围筛选结果示意图；
图7显示了根据本发明一个实施例的钾离子检测范围结果示意图；
图8显示了根据本发明一个实施例的钾离子线性关系结果示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如本发明所描述的，本发明的化合物可以任选地被一个或多个取代基所取代，如上面的通式化合物，或者如实施例里面特殊的例子，子类，和本发明所包含的一类化合物。应了解“任选取代的”这个术语与“取代或未取代的”这个术语可以交换使用。一般而言，术语“任选地”不论是否位于术语“取代的”之前，表示所给结构中的一个或多个氢原子被具体取代基所取代。除非其他方面表明，一个任选的取代基团可以有一个取代基在基团各个可取代的位置进行取代。当所给出的结构式中不只一个位置能被选自具体基团的一个或多个取代基所取代，那么取代基可以相同或不同地在各个位置取代。其中所述的取代基可以是，但并不限于，氘、羟基、氨基、卤素、氰基、芳基、杂芳基、烷氧基、烷氨基、烷硫基、烷基、烯基、炔基、杂环基、巯基、硝基、芳氧基、杂芳氧基、氧代(＝O)、羧基、羟基取代的烷氧基、羟基取代的烷基-C(＝O)-、烷基-C(＝O)-、烷基-S(＝O)-、烷基-S(＝O)2-、羟基取代的烷基-S(＝O)-、羟基取代的烷基-S(＝O)2-、羧基取代的烷氧基等等。
术语“烷基”表示1-20个碳原子，或1-10个碳原子，或1-8个碳原子，或1-6个碳原子，或1-4个碳原子，或1-3个碳原子的饱和直链或支链的单价烃基，其中烷基可以独立且任选地被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。烷基的实例包括，但并不限于，甲基(Me，-CH3)、乙基(Et，-CH2CH3)、正丙基(n-Pr，-CH2CH2CH3)、异丙基(i-Pr，-CH(CH3)2)、正丁基(n-Bu，-CH2CH2CH2CH3)、异丁基(i-Bu，-CH2CH(CH3)2)、仲丁基(s-Bu，-CH(CH3)CH2CH3)、叔丁基(t-Bu，-C(CH3)3)、正戊基(-CH2CH2CH2CH2CH3)、2-戊基(-CH(CH3)CH2CH2CH3)、3-戊基(-CH(CH2CH3)2)、2-甲基-2-丁基(-C(CH3)2CH2CH3)、3-甲基-2-丁基(-CH(CH3)CH(CH3)2)、3-甲基-1-丁基(-CH2CH2CH(CH3)2)、2-甲基-1-丁基(-CH2CH(CH3)CH2CH3)、正己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH3)、2-己基(-CH(CH3)CH2CH2CH2CH3)、3-己基(-CH(CH2CH3)(CH2CH2CH3))、2-甲基-2-戊基(-C(CH3)2CH2CH2CH3)、3-甲基-2-戊基(-CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3)、4-甲基-2-戊基(-CH(CH3)CH2CH(CH3)2)、3-甲基-3-戊基(-C(CH3)(CH2CH3)2)、2-甲基-3-戊基(-CH(CH2CH3)CH(CH3)2)、2,3-二甲基-2-丁基(-C(CH3)2CH(CH3)2)、3,3-二甲基-2-丁基(-CH(CH3)C(CH3)3)、正庚基、正辛基等等。术语“烷基”和其前缀“烷”在此处使用，都包含直链和支链的饱和碳链。
另外，需要说明的是，除非以其他方式明确指出，在本文中通篇采用的描述方式“各…独立地为”、“…独立地为”和“…各自独立地为”可以互换，均应做广义理解，其既可以是指在不同基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响，也可以表示在相同的基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响，以R1为例，烷基或任选被烷基取代的苯基两者之间R1的具体选项互相之间不受影响，同时，在R1在“烷基”中，多个R1的具体选项互相之间不受影响。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种组合物在检测钾离子浓度中的用途。根据本发明的实施例，所述组合物包括菁染料和核酸适配体。
发明人惊奇地发现，利用含有菁染料和核酸适配体的组合物检测钾离子浓度，不仅该组合物的价格便宜易得，而且利用该组合物检测钾离子浓度，检测快捷、灵敏度高，对钾离子浓度的检测限达到了1μmol/L，并且无需特殊仪器，检测成本低廉，从而，该组合物适于在钾离子浓度检测中广泛应用。
根据本发明的实施例，菁染料为式I所示的化合物，
其中：R1为C1～6烷基或任选被烷基取代的苯基。根据本发明的优选实施例，任选被烷基取代的苯基为苯基、甲基苯基或二甲基苯基；
R2、R3、R4和R5分别独立地为H或C1～6的烷基，或者R2和R3与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，也就是说，R2和R3和与其所连接的苯环上的两个碳原子一起形成5元至7元的环结构，同理，R4和R5和与其所连接的苯环上的两个碳原子一起形成5元至7元的环结构，其中，5元至7元环结构为含有或不含有N或S原子的饱和或不饱和环结构；
R6和R7分别独立地为任选被磺酸基取代的C1～6烷基；
Y为反离子，所述反离子是基于R6和R7所带电荷而选择的，当R6和R7为烷基时，Y为卤素阴离子；当R6和R7之一携带磺酸根，不含Y(Y为阴离子)；当R6和R7均携带磺酸根时，Y为三乙胺阳离子；
X1和X2分别独立地为C、O、S、Se或Te。
根据本发明的一些实施例，C1～6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、正己基或异己基。
根据本发明的一些实施例，该菁染料为式II所示的化合物，
X1和X2分别独立地为S或Se。由此，对钾离子浓度的检测的专属性更好，对钾离子浓度的检测灵敏度也更高。
根据本发明的实施例，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，具体如下：
3’-GGTTGGTGTGGTTGG-5’(SEQ ID NO：1)
根据本发明的实施例，菁染料与核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)。由于圆二色谱检测峰图在647nm处出现特征峰，如果菁染料与核酸适配体的摩尔比不在1:(0.05～0.1)范围内，则圆二色谱检测峰图不出现647nm的特征峰，因此当菁染料与所述核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)时，菁染料与核酸适配体的组合物对样品中的钾离子浓度的检测的专属性和灵敏度更好。
根据本发明的实施例，检测通过圆二色谱法、紫外光谱法、荧光光谱法的至少之一进行的。由于核酸适配体在Tris-HCl体系中以单链形式存在，当有钾离子存在条件下诱导为G-四链体，G-四链体进一步诱导菁染料形成J-聚集体，产生J-聚集体信号，因此，通过圆二色谱法、紫外光谱法或荧光光谱法检测J-聚集体信号，从而能够高灵敏度的、特异性检测出样本中的钾离子。
根据本发明的实施例，圆二色谱法的检测波长为200nm～700nm。根据本发明的优选实施例，菁染料形成J-聚集体的检测波长为500-700nm，而钾离子浓度主要依赖于菁染料形成J-聚集体的检测，由此，圆二色谱法的检测波长为500-700nm时，钾离子浓度的检测灵敏度更高。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于检测钾离子浓度的试剂盒。根据本发明的实施例，该试剂盒包括菁染料和核酸适配体。根据本发明的实施例，利用该试剂盒检测钾离子浓度，具有检测快捷、灵敏度高、无需特殊仪器，检测成本低廉等优点，从而，该试剂盒适于在钾离子浓度检测中广泛应用。其中，需要说明的是，该试剂盒含有的菁染料和核酸适配体具有前述菁染料和核酸适配体的全部技术特征和效果，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，菁染料为式I所示的化合物，
其中：R1为C1～6烷基或任选被烷基取代的苯基。根据本发明的优选实施例，任选被烷基取代的苯基为苯基、甲基苯基或二甲基苯基；
R2、R3、R4和R5分别独立地为H或C1～6的烷基，或者R2和R3与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，也就是说，R2和R3和与其所连接的苯环上的两个碳原子一起形成5元至7元的环结构，同理，R4和R5和与其所连接的苯环上的两个碳原子一起形成5元至7元的环结构，其中，5元至7元环结构为含有或不含有N或S原子的饱和或不饱和环结构；
R6和R7分别独立地为任选被磺酸基取代的C1～6烷基；
Y为反离子，所述反离子是基于R6和R7所带电荷而选择的，当R6和R7为烷基时，Y为卤素阴离子；当R6和R7之一携带磺酸根，不含Y(Y为阴离子)；当R6和R7均携带磺酸根时，Y为三乙胺阳离子；
X1和X2分别独立地为C、O、S、Se或Te。
根据本发明的一些实施例，C1～6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、正己基或异己基。
根据本发明的一些实施例，该菁染料为式II所示的化合物，
X1和X2分别独立地为S或Se。由此，对钾离子浓度的检测的专属性更好，对钾离子浓度的检测灵敏度也更高。
根据本发明的实施例，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，具体如下：
3‘-GGTTGGTGTGGTTGG-5‘(SEQ ID NO：1)
根据本发明的实施例，菁染料与核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)。由于圆二色谱检测峰图在647nm处出现特征峰，如果菁染料与核酸适配体的摩尔比不在1:(0.05～0.1)范围内，则圆二色谱检测峰图不出现647nm的特征峰，因此当菁染料与所述核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)时，菁染料与核酸适配体的组合物对样品中的钾离子浓度的检测的专属性和灵敏度更好。
根据本发明的实施例，该菁染料的浓度为4～16微摩尔/升。由此，当菁染料的浓度在该范围内，采用圆二色谱检测钾离子浓度时，在图谱的647nm处出现特征峰，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性高。根据本发明的优选实施例，该菁染料的浓度为12微摩尔/升。由此，圆二色谱检测法在647nm处的特征峰的峰值最高，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性更佳。
根据本发明的实施例，该核酸适配体的浓度为0.6～2微摩尔/升。由此，当菁染料的浓度在该范围内，采用圆二色谱检测钾离子浓度时，在图谱的647nm处出现特征峰，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性高。根据本发明的优选实施例，该核酸适配体的浓度为1微摩尔/升。由此，圆二色谱检测法在647nm处的特征峰的峰值最高，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性更佳。
根据本发明的实施例，该试剂盒进一步包括：缓冲液，该缓冲液为Tris-HCl缓冲液，且该缓冲液的pH值为5.0～8.2。由此，该缓冲液可最大限度地保持核酸适配体的生物活性，从而，钾离子可有效促进核酸适配体形成G-四链体结构，G-四链体进一步诱导菁染料形成J-聚集体，产生J-聚集体信号，从而，该试剂盒对钾离子浓度检测的专属性和灵敏度更高。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种检测钾离子浓度的方法。根据本发明的实施例，该方法是利用前述的试剂盒或含有菁染料和核酸适配体组合物进行的。由此，该检测钾离子浓度的方法具有检测快捷、灵敏度高、无需特殊仪器，检测成本低廉等优点，从而，该方法适于在钾离子浓度检测中广泛应用。其中，需要说明的是，该方法所采用的试剂盒以及菁染料和核酸适配体具有前述试剂盒以及菁染料和核酸适配体的全部技术特征和效果，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将待测样本与含有菁染料和核酸适配体组合物混合，得到混合物；
(2)将该混合物进行检测，得到检测数据，其中，该检测为选自圆二色谱检测、紫外光谱检测和荧光光谱检测的至少之一；
(3)基于该检测数据，确定待测样本的钾离子浓度。
根据本发明的实施例，圆二色谱法的检测波长为200nm～700nm。根据本发明的优选实施例，菁染料形成J-聚集体的检测波长为500-700nm，而钾离子浓度主要依赖于菁染料形成J-聚集体的检测，由此，圆二色谱法的检测波长为500-700nm时，钾离子浓度的检测灵敏度更高。根据本发明的实施例，在步骤(3)中，圆二色谱检测的检测数据中存在647nm峰是待测样本中存在钾离子的指示，也就是说钾离子的特征峰位于647nm处。其中，需要说明的是，由于圆二色谱检测的实验条件，检测环境和操作人操作手法的不同，钾离子的指示的特征峰的位置也会存在波动变化，即特征峰出现在647nm附近，本领域技术人员可以根据经验判断钾离子的特征峰。
任选地，该方法进一步包括：基于647nm处特征峰的至少之一的面积，确定待测样本中的钾离子的浓度。该方法中，特异性峰647nm峰的至少之一的面积与样本中钾离子的含量对应，从而，利用647nm处特征峰的至少之一的面积可确定样品中钾离子的含量。具体地，根据本发明的实施例，在该步骤中，通过将647nm处特征峰至少之一的面积与标准曲线进行比较，确定所述样本中钾离子含量。由此，通过将647nm特征峰至少之一的面积与标准曲线进行比较，可更加准确确定样本中钾离子的浓度。
根据本发明的实施例，混合物的pH为5.0～8.2，且钾离子的浓度不低于1μM。由此，核酸适配体在pH 5.0～8.2的条件下生物活性好，在钾离子存在下，有利于核酸适配体形成G-四链体结构，G-四链体进一步诱导菁染料形成J-聚集体，产生J-聚集体信号，从而，该方法对钾离子浓度检测的专属性和灵敏度更高。
根据本发明的实施例，菁染料为式I所示的化合物，
其中：R1为C1～6烷基或任选被烷基取代的苯基。根据本发明的优选实施例，任选被烷基取代的苯基为苯基、甲基苯基或二甲基苯基；
R2、R3、R4和R5分别独立地为H或C1～6的烷基，或者R2和R3与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，也就是说，R2和R3和与其所连接的苯环上的两个碳原子一起形成5元至7元的环结构，同理，R4和R5和与其所连接的苯环上的两个碳原子一起形成5元至7元的环结构，其中，5元至7元环结构为含有或不含有N或S原子的饱和或不饱和环结构；
R6和R7分别独立地为任选被磺酸基取代的C1～6烷基；
Y为反离子，所述反离子是基于R6和R7所带电荷而选择的，当R6和R7为烷基时，Y为卤素阴离子；当R6和R7之一携带磺酸根，不含Y(Y为阴离子)；当R6和R7均携带磺酸根时，Y为三乙胺阳离子；
X1和X2分别独立地为C、O、S、Se或Te。
根据本发明的一些实施例，C1～6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、正己基或异己基。
根据本发明的一些实施例，该菁染料为式II所示的化合物，
其中，X1和X2分别独立地为S或Se。由此，对钾离子浓度的检测的专属性更好，对钾离子浓度的检测灵敏度也更高。
根据本发明的实施例，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，具体如下：
3’-GGTTGGTGTGGTTGG-5’(SEQ ID NO：1)
根据本发明的实施例，菁染料与核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)。由于圆二色谱检测峰图在647nm处出现特征峰，如果菁染料与核酸适配体的摩尔比不在1:(0.05～0.1)范围内，则圆二色谱检测峰图不出现647nm的特征峰，因此当菁染料与所述核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)时，菁染料与核酸适配体的组合物对样品中的钾离子浓度的检测的专属性和灵敏度更好。
根据本发明的实施例，该菁染料的浓度为4～16微摩尔/升。由此，当菁染料的浓度在该范围内，采用圆二色谱检测钾离子浓度时，在图谱的647nm处出现特征峰，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性高。根据本发明的优选实施例，该菁染料的浓度为12微摩尔/升。由此，圆二色谱检测法在647nm处的特征峰的峰值最高，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性更佳。
根据本发明的实施例，该核酸适配体的浓度为0.6～2微摩尔/升。由此，当菁染料的浓度在该范围内，采用圆二色谱检测钾离子浓度时，在图谱的647nm处出现特征峰，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性高。根据本发明的优选实施例，该核酸适配体的浓度为1微摩尔/升。由此，圆二色谱检测法在647nm处的特征峰的峰值最高，从而，检测钾离子浓度的专属性、精密度和灵敏性更佳。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
在以下实施例中，为保证检测结果的稳定性和一致性，样品储存及检测温度均为4摄氏度。
实施例1专属性实验
在本实施例中，检测本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法的专属性，其中，所使用的菁染料具有式II所示的结构，且X1和X2均为Se，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，浓度均为1微摩尔。
本实施例对5种不同金属离子(Na+、Li+、NH4 +、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Cd2+、Fe3+)进行专属性考察，
每种金属离子配制3个不同浓度的样本进行验证，各样本核酸适配体的浓度为浓度均为1微摩尔/升，菁染料的甲醇溶液浓度为12微摩尔/升。
实验步骤如下：
1)10mM的Tris-HCl缓冲溶液溶解无机盐(NaCl、LiCl、NH4Cl、CaCl2、CuCl2、ZnCl2、MgCl2、CdCl2、FeCl3)，得到对应金属离子浓度均为100毫摩尔/升的母液，分别准确量取各金属离子母液10、50、100微升作为待测样本；
2)向上述3份各金属离子待测样本中分别加入20微摩尔/升的核酸适配体溶液50微升；再依次向上述3份样本中加入浓度为200微摩尔/升的菁染料的甲醇溶液60微升；
3)分别补加Tris-HCl缓冲溶910微升、900升、820微升，使得到的3份样本溶液的总体积相同、核酸适配体和菁染料浓度相同、金属离子(Na+、Li+、NH4 +、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Cd2 +、Fe3+)浓度不同；
4)圆二色谱法检测待测溶液，波长选择200-700nm，圆二色谱仪对上述待测样品进行分析，样本储存及所有操作都在4摄氏度下进行；
5)结果分析：以圆二色谱的吸收为纵坐标，以圆二色谱的波长为横坐标，结果如图1所示，金属离子(Na+、Li+、NH4 +、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Cd2+、Fe3+)浓度为1、5、10毫摩尔/升，检测体系中未出现或出现较低的菁染料J-聚集体特征峰信号(647nm)。由图1可以看出，本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法可特异性检测钾离子，并具有很强的专属性。
实施例2检测限实验
在本实施例中，检测本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法的检测限，其中，所用的菁染料具有式II所示的结构，且X1和X2均为Se，核酸适配体具有SEQID NO：1所示的核苷酸序列。
本实施例对7个不同浓度的钾离子样本进行验证，各样本钾离子浓度分别为：0、0.01、0.1、1、10、100、500μM。
实验步骤如下：
1)10mMTris-HCl缓冲溶液溶解KCl，得到浓度为0.001、1mM的KCl溶液待用，7个样品瓶中分别加入0.002、1mM待用KCl溶液0、100、10微升，1、10、100、500微升；
2)向上述7份KCl待测样本中分别加入100微摩尔/升的核酸适配体10微升、200微摩尔/升的菁染料的甲醇溶液60微升；
3)分别补加Tris-HCl缓冲溶930、830、920、929、920、830、430微升，制得7份总体积相同、核酸适配体和菁染料浓度相同、钾离子浓度不同的待测样本；
4)利用圆二色谱仪对上述待测样品进行分析，一切操作都在4摄氏度下进行，其中，圆二色谱波长范围为200～700nm。
5)以圆二色谱的吸收为纵坐标，以圆二色谱的波长为横坐标，结果如图2和图3所述，结果表面，本发明实施例的检测样品中钾离子的方法的检测限为1微摩尔。
实施例3核酸适配体浓度筛选
在本实施例中，对本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法中的核酸适配体的浓度进行筛选，其中，所使用的菁染料具有式II所示的结构，且X1和X2均为Se，，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，钾离子浓度均为4.5mM；
本实施例对10个不同浓度的核酸适配体样本进行验证，各样本核酸适配体的浓度为：0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0微摩尔/升。
实验步骤如下：
1)10mM的Tris-HCl缓冲溶液溶解KCl，得到浓度为45mM的KCl溶液待用，10个样品瓶中分别加入待用KCl溶液100微升；
2)向上述10份KCl待测样本中分别加入浓度为100微摩尔/升的核酸适配体溶液，体积分别为0、4、6、8、10、12、14、16、18、20微升；再依次向上述10份样本中加入浓度为200微摩尔/升的菁染料甲醇溶液60微升；
3)分别补加Tris-HCl缓冲溶840、836、834、832、830、828、826、824、822、820微升，制得10份总体积相同、钾离子和菁染料浓度相同、核酸适配体浓度不同的待测样本；
4)利用圆二色谱法检测待测溶液，波长选择200-700nm，圆二色谱仪对上述待测样品进行分析，一切操作都在4摄氏度下进行；
5)结果分析：以圆二色谱的吸收为纵坐标，以圆二色谱的波长为横坐标，结果如图4所示，结果表明，核酸适配体浓度在0.6～2微摩尔/升时，检测体系中出现J-聚集体特征峰信号(647nm)，核酸适配体浓度为1微摩尔/升时，圆二色谱信号(CD)强度最强，结果说明最佳的核酸适配体浓度为1微摩尔/升。
实施例4菁染料浓度筛选
在本实施例中，对本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法中的菁染料浓度进行筛选，其中，所使用的菁染料具有式II所示的结构，且X1和X2均为Se，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，钾离子浓度均为4.5mM。
本实施例对9个不同浓度的菁染料(甲醇溶液)样本进行验证，各样本菁染料的浓度为：0、1、2、4、8、10、12、16、20微摩尔/升。
实验步骤如下：
1)10mM的Tris-HCl缓冲溶液溶解KCl，得到浓度为45mM的KCl溶液待用，9个样品瓶中分别加入待用KCl溶液100微升；
2)向上述9份KCl待测样本中分别加入100微摩尔/升的核酸适配体溶液10微升；再依次向上述9份样本中加入200微摩尔/升的菁染料的甲醇溶液0、5、10、20、40、50、60、80、100微升；
3)分别补加Tris-HCl缓冲溶890、885、880、870、850、840、830、810、790微升，得到9份总体积相同、核酸适配体和钾离子浓度相同、菁染料浓度不同的待测样本；
4)圆二色谱法检测待测溶液，波长选择200-700nm，园二色谱仪对上述待测样品进行分析，一切操作都在4摄氏度下进行；
5)结果分析：以圆二色谱的吸收为纵坐标，以圆二色谱的波长为横坐标，结果如图5所示，当菁染料浓度在4～16微摩尔/升时，检测体系中出现J-聚集体特征峰信号(647nm)，其中，当菁染料浓度为12微摩尔/升时，圆二色谱(JASCO J-815)信号(CD)强度最强，表明菁染料的最佳浓度为12微摩尔/升。
实施例5菁染料与核酸适配体的浓度比例范围筛选
在本实施例中，对检测本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法中，菁染料与核酸适配体的浓度比例范围进行筛选，其中，所使用的菁染料具有式II所示的结构，且X1和X2均为Se，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，钾离子浓度均为4.5mM，菁染料(甲醇溶液)的浓度均为12微摩尔/升。
本实施例对10个不同浓度比例的(菁染料/核酸适配体)样本进行验证，各样本核酸适配体的浓度为：0、0.4、0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0微摩尔/升。
实验步骤如下：
1)10mM的Tris-HCl缓冲溶液溶解KCl，得到浓度为45mM的KCl溶液待用，10个样品瓶中分别加入待用KCl溶液100微升；
2)向上述10份KCl待测样本中分别加入200微摩尔/升的菁染料的甲醇溶液60微升；再依次向上述10份样本中加入100微摩尔/升的核酸适配体溶液0、4、6、8、10、12、14、16、18、20微升；
3)分别补加Tris-HCl缓冲溶840、836、834、832、830、828、826、824、822、820微升，得到10份总体积相同、菁染料和钾离子浓度相同、核酸适配体浓度不同的待测样本；
4)圆二色谱法检测待测溶液，波长选择200-700nm，园二色谱仪对上述待测样品进行分析，一切操作都在4摄氏度下进行；
5)结果分析：以圆二色谱的吸收为纵坐标，以圆二色谱的波长为横坐标，结果如图6所示，菁染料与核酸适配体的浓度比例范围为12μM:(0.6-2.0)μM，即摩尔比1:(0.05～0.1)，具有J-聚集体信号，而比例不在此范围，则无J-聚集体信号。
实施例6检测范围及线性关系实验
在本实施例中，检测本发明实施例的利用菁染料和核酸适配体检测钾离子的方法的检测范围及线性关系，其中，所使用的菁染料具有式II所示的结构，且X1和X2均为Se，核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，浓度均为1微摩尔。
本实施例对11个不同浓度的钾离子样本进行验证，各样本钾离子浓度分别为：0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0mM。
实验步骤如下：
1)10mMTris-HCl缓冲溶液溶解KCl，得到浓度为10mM的KCl溶液待用，11个样品瓶中分别加入待用KCl溶液0、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500微升；
5)向上述11份KCl待测样本中分别加入100微摩尔/升的核酸适配体10微升、200微摩尔/升的菁染料的甲醇溶液60微升；
6)分别补加Tris-HCl缓冲溶930、880、830、780、730、680、630、580、530、480、430微升，得到11份总体积相同、核酸适配体和菁染料浓度相同、钾离子浓度不同的待测样本；
7)圆二色谱仪对上述待测样品进行分析，一切操作都在4摄氏度下进行。圆二色谱波长范围为200～700nm。
5)以圆二色谱的吸收为纵坐标，以圆二色谱的波长为横坐标，结果如图7和8所示，其中，图7为钾离子检测范围结果示意图，图8为圆二色谱检测法的线性关系结果示意图，结果表明，本发明实施例的检测钾离子的方法的线性范围为0-4.5毫摩尔。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种组合物在检测钾离子浓度中的用途，其特征在于，所述组合物含有菁染料和核酸适配体。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述菁染料为式I所示的化合物，
其中：R1为C1～6烷基或任选被烷基取代的苯基，优选地，所述任选被烷基取代的苯基为苯基、甲基苯基或二甲基苯基；
R2、R3、R4和R5分别独立地为H或C1～6的烷基，或者R2和R3与它们所连接的碳原子一起形成的5元至7元的环结构，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成的5元至7元的环结构；
R6和R7分别独立地为任选被磺酸基取代的C1～6烷基；
Y为反离子，所述反离子是基于R6和R7所带电荷而选择的，当R6和R7为烷基时，Y为卤素阴离子；当R6和R7之一携带磺酸根，不含Y；当R6和R7均携带磺酸根时，Y为三乙胺阳离子；
X1和X2分别独立地为C、O、S、Se或Te，
任选地，所述C1～6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、正己基或异己基，
任选地，所述菁染料为式II所示的化合物，
X1和X2分别独立地为S或Se。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。
4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述菁染料与所述核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)，
任选地，所述检测是通过圆二色谱法、紫外光谱法、荧光光谱法的至少之一进行的，
任选地，所述圆二色谱法的检测波长为200nm～700nm，优选地，为500-700nm，
任选地，所述菁染料的浓度为4～16微摩尔/升，优选地，为12微摩尔/升，
任选地，所述核酸适配体的浓度为0.6～2微摩尔/升，优选地，为1微摩尔/升。
5.一种用于检测钾离子浓度的试剂盒，其特征在于，包括菁染料和核酸适配体。
6.根据权利要求5所述的试剂盒，其特征在于，所述菁染料为式I所示的化合物，
其中：R1为C1～6烷基或任选被烷基取代的苯基，优选地，所述任选被烷基取代的苯基为苯基、甲基苯基或二甲基苯基；
R2、R3、R4和R5分别独立地为H或C1～6的烷基，或者R2和R3与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构；
R6和R7分别独立地为任选被磺酸基取代的C1～6烷基；
Y为反离子，所述反离子是基于R6和R7所带电荷而选择的，当R6和R7为烷基时，Y为卤素阴离子；当R6和R7之一携带磺酸根，不含Y；当R6和R7均携带磺酸根时，Y为三乙胺阳离子；
X1和X2分别独立地为C、O、S、Se或Te，
任选地，所述C1～6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、正己基或异己基，
任选地，所述菁染料为式II所示的化合物，
X1和X2分别独立地为S或Se，
任选地，所述核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，
任选地，所述菁染料与所述核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)，
任选地，所述菁染料的浓度为4～16微摩尔/升，优选地，为12微摩尔/升，
任选地，所述核酸适配体的浓度为0.6～2微摩尔/升，优选地，为1微摩尔/升。
7.根据权利要5所述的试剂盒，其特征在于，进一步包括：
缓冲液，所述缓冲液为Tris-HCl缓冲液，且所述缓冲液的pH值为5.0～8.2。
8.一种检测钾离子浓度的方法，其特征在于，所述方法是利用权利要求5-7任一项所述的试剂盒或含有菁染料和核酸适配体组合物进行的。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将待测样本与所述含有菁染料和核酸适配体组合物混合，以便得到混合物；
(2)将所述混合物进行检测，以便得到检测数据；
(3)基于所述检测数据，确定所述待测样本的钾离子浓度，
任选地，所述检测是通过圆二色谱法、紫外光谱法、荧光光谱法的至少之一进行的，
任选地，所述圆二色谱检测的检测波长为200～700nm，优选地，为500-700nm，
任选地，在步骤(3)中，所述圆二色谱检测的检测数据中存在647nm峰是所述待测样本中存在钾离子的指示，
任选地，所述方法进一步包括：
基于所述647nm峰至少之一的面积，确定所述待测样本中的钾离子的浓度，
任选地，所述混合物的pH为5.0～8.2，且钾离子的浓度不低于1μM。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述菁染料为式I所示的化合物，
其中：R1为C1～6烷基或任选被烷基取代的苯基，优选地，所述任选被烷基取代的苯基为苯基、甲基苯基或二甲基苯基；
R2、R3、R4和R5分别独立地为H或C1～6的烷基，或者R2和R3与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成5元至7元的环结构；
R6和R7分别独立地为任选被磺酸基取代的C1～6烷基；
Y为反离子，所述反离子是基于R6和R7所带电荷而选择的，当R6和R7为烷基时，Y为卤素阴离子；当R6和R7之一携带磺酸根，不含Y；当R6和R7均携带磺酸根时，Y为三乙胺阳离子；
X1和X2分别独立地为C、O、S、Se或Te，
任选地，所述C1～6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、正己基或异己基，
任选地，所述菁染料为式I所示的化合物，
X1和X2分别独立地为S或Se，
任选地，所述核酸适配体具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，
任选地，所述菁染料与所述核酸适配体的摩尔比是1:(0.05～0.1)，
任选地，所述菁染料的浓度为4～16微摩尔/升，优选地，为12微摩尔/升，
任选地，所述核酸适配体的浓度为0.6～2微摩尔/升，优选地，为1微摩尔/升。
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