CN102288568B - 快速测定水中uo22+的纳米金催化-硝酸银还原光度法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定水中UO₂ ²⁺的纳米金催化-硝酸银还原光度法，主要是利用在pH5.5的2-(N-吗啉)-乙磺酸缓冲液中，UO₂ ²⁺可切割双链DNA中的底物链，释放的单链DNA吸附在纳米金表面阻止纳米金的聚集。以反应液中的纳米金催化硝酸银-没食子酸反应，其产物银微粒在460nm处有一较强的吸收峰。随着UO₂ ²⁺浓度增大，反应液中未聚集的纳米金含量增大，460nm处的吸收峰强度线性增大，据此建立测定水中UO₂ ²⁺的催化光度法。本测定方法与已有的方法相比，本测定方法的仪器简单，操作简便，快速，灵敏度高、选择性好。

Description

快速测定水中UO22+的纳米金催化-硝酸银还原光度法

技术领域

本发明涉及分析化学，具体是快速测定水中UO₂ ²⁺的纳米金催化-硝酸银还原光度法。

背景技术

铀是一种自然发生并存在的放射性核素，于环境中无所不在。铀的化学性质比较活泼，在自然界里都以化合物存在于岩石、土壤、海洋、河流以及各种动植物体内，又能从各种途径进入人体。进入体内的铀绝大部分能迅速从尿液中排出，其余小部分则沉积在骨骼和肾脏器官里。沉积下来的铀对DNA有损伤作用，对肾脏、肝脏等器官造成损伤，能诱发细胞膜超微结构改变和细胞氧化损伤，也可引起急性中毒和皮肤化学性烧伤。因此，建立一种高灵敏度、高选择性检测铀离子的方法，对于环境保护和人类健康有很重要的意义。目前铀的分析方法主要有原子吸收光谱法，电感耦合等离子体法和磷光光度法等，这些方法都需要昂贵的检测工具，步骤繁琐复杂，对于现场的实时监测很难做到。因此评估和监测铀污染，需要一种简单，便携和分辨率较高的新方法。

催化动力学法是根据待测物质对某些反应的催化作用，利用反应速率与催化剂浓度之间的定量关系，通过测量与反应速率成比例关系的信号，来计算待测物质(即催化剂) 的浓度。相对于其它分析方法，此方法灵敏度高、检出限低,可达纳克级。该方法选择性也较好，一般样品无需经过特殊手段处理，设备简单廉价，操作简单快速，易于推广，不等反应平衡便可进行测定。紫外光谱仪器价格便宜，操作简便、快速，易于普及推广，而且紫外光谱法测量灵敏、准确度高、应用范围广，对全部金属元素和大部分非金属元素及其他化合物都能进行测量，也能定性或定量测定大部分有机化合物。所以，至今仍不失为环境分析和监测的重要方法之一。催化动力学法与紫外可见光谱法结合而发展起来的催化光度法既有较高的灵敏度又具有使用仪器廉价易于推广之优点，基于离子催化和酶催化光度法已用于痕量无机物和有机物分析。但有关纳米金催化-硝酸银还原光度法测定水中UO₂ ²⁺的方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种简单快速测定水中UO₂ ²⁺的纳米金催化-硝酸银还原光度法。

应用纳米金催化-硝酸银还原光度法测定UO₂ ²⁺，包括如下步骤：

（1）制备双链DNA（dsDNA）：取序列为5’-ACTCACTATAGGAAGAGATGGACGTG-3’ 的单链DNA(底物链)，以及 序列为5’-CACGTCCATCTCTGCAGTCGGGTAGTTAAACCGACCTTCAGACATAGTGAGT-3’的单链DNA(酶链)，用二次蒸馏水溶解至相同的浓度均为170 nmol/L，分别移取此两种单链DNA溶液各0.5 mL，置于10 mL刻度试管中，依次加入1.0 mL 2.0 mol/L 氯化钠（NaCl）溶液，2.8 mL 0.025 mol/L pH 5.5的2-(N-吗啉)-乙磺酸缓冲液（MES），用二次蒸馏水稀释到8.0 mL，混匀后，于80⁰C水浴中加热反应15 min，取出，冷却至室温，获得浓度为21.25 nmol/L的dsDNA(以单链DNA计算)；

（2）制备裂解反应液：在5支5 mL的具塞刻度试管中，依次加入60～80 μL 21.25 nmol/L dsDNA溶液，再加入100～800 μL 浓度为1.000×10^-7 mol/L的UO₂ ²⁺标准溶液，混匀静置7分钟后即刻加入10～35 μL 0.05 mol/L 的三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液，再次混匀后依次加入100～400 μL 58.0 μg/mL纳米金溶液，最后用二次蒸馏水稀释至1.5 mL，备用；

（3）制备UO₂ ²⁺标准体系：取5支5 mL的刻度试管，依次移取50～400 μL 0.02 mol/L pH 3.5～5.8的醋酸-醋酸钠（HAC-NaAC）缓冲液，10～20 μL 2.0×10^-2 mol/L 硝酸银溶液，3～12 μL 2.8×10^- 2 mol/L的没食子酸溶液，10～40 μL按步骤（1）制备的裂解反应液，用二次蒸馏水稀释至2.0 mL，于60～90℃水浴中反应10～40 min，用自来水快速冷却至室温；

（4）制备空白对照体系：用步骤（2）、（3）的方法不加UO₂ ²⁺标准液制备空白对照体系；

（5）分别取按步骤（2～3）制备的UO₂ ²⁺标准溶液及步骤（2～4）制备的空白对照体系溶液适量，置于比色皿中，于紫外可见分光光度计上，扫描各溶液获得其吸收光谱。测定460 nm波长处的吸收光强度A _460nm，并测定其空白值(A _460nm)₀，计算 ΔA _460 nm＝A _460nm-(A _460 nm)₀；

（6）以ΔA _460 nm对UO₂ ²⁺的浓度关系做工作曲线；

（7）被测物样品测定：取含有UO₂ ²⁺的被测物水样，如有杂质用滤纸滤过；然后移取一定量替换UO₂ ²⁺标准溶液，按步骤（2）～（5）操作。算出被测物的ΔA _460 nm样＝A _460nm样-(A _460 nm样)₀ ；

（8）根据样品测得的ΔA _460 nm样，查步骤（6）的工作曲线，计算出被测物水样中UO₂ ²⁺的浓度。

实现本发明的原理是：在pH 5.5的2-(N-吗啉)-乙磺酸缓冲液（MES）中和0. 25 mol/L NaCl存在下，UO₂ ²⁺可切割双链DNA（dsDNA）中的底物链，释放的单链DNA(ssDNA)吸附在纳米金表面阻止纳米金的聚集。当以反应液中的纳米金做催化剂催化硝酸银-没食子酸反应，其产物银微粒在460 nm处有一较强的吸收峰。随着UO₂ ²⁺浓度增大，反应液中未聚集的纳米金含量增大，460 nm处的吸收峰强度线性增大，据此建立测定水中UO₂ ²⁺的催化光度法。

本发明的优点是：

与已有的方法相比，本测定方法的仪器简单，操作简便，快速，灵敏度高、选择性好。

附图说明

图1为本发明实施例测定UO₂ ²⁺的部分吸收光谱图。

图中：a: pH 4.4 HAC-NaAC缓冲液+1.3×10^-6 mol/L 硝酸银+9.8×10^- 5 mol/L没食子酸；

b: a+0.250 nmol/L UO₂ ²⁺裂解反应液；

c: a+0.583 nmol/L UO₂ ²⁺裂解反应液；

d: a+0.667 nmol/L UO₂ ²⁺裂解反应液。

具体实施方式

实施例：

（1）双链DNA（dsDNA）制备：取序列为5’-ACTCACTATAGGAAGAGATGGACGTG-3’ 的单链DNA(底物链)，以及 序列为5’-CACGTCCATCTCTGCAGTCGGGTAGTTAAACCGACCTTCAGACATAGTGAGT-3’的单链DNA(酶链)，用二次蒸馏水溶解至相同的浓度均为170 nmol/L，分别移取此两种单链DNA溶液各0.5 mL，置于10 mL刻度试管中，依次加入1.0 mL 2.0 mol/L 氯化钠（NaCl）溶液，2.8 mL 0.025 mol/L pH 5.5的2-(N-吗啉)-乙磺酸缓冲液（MES），用二次蒸馏水稀释到8.0 mL，混匀后，于80⁰C水浴中加热反应15 min，取出，冷却至室温，即得到浓度为21.25 nmol/L的dsDNA(以单链DNA计算)；

（2）在5支5 mL的具塞刻度试管中，依次加入75 μL 21.25 nmol/L dsDNA溶液，再加入浓度为1.000×10^-7 mol/L的UO₂ ²⁺标准溶液100 μL，300 μL，400 μL，700 μL，800 μL，混匀静置7分钟，加入25 μL 0.05 mol/L 的三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液，再次混匀后依次加入200 μL 58.0 μg/mL纳米金溶液，最后用二次蒸馏水稀释至1.5 mL，备用；

（3）另取5支5 mL的刻度试管，每支试管依次移取200 μL 0.02 mol/L pH 4.4的醋酸-醋酸钠（HAC-NaAC）缓冲液，13 μL 2.0×10^-2 mol/L 硝酸银（AgNO_3）溶液，7 μL 2.8×10^- 2 mol/L的没食子酸溶液，在此5支试管中，加入25 μL按步骤（2）制备的含有不同浓度UO₂ ²⁺的裂解反应液，用二次蒸馏水稀释至2.0 mL，于80℃水浴中反应20 min，用自来水快速冷却至室温；

（4）用步骤（2）、（3）的方法不加UO₂ ²⁺标准液制备空白对照体系溶液；

（5）分别取按步骤（2～4）制备的UO₂ ²⁺标准溶液及空白对照体系溶液适量，置于比色皿中，于紫外可见分光光度计上，扫描各溶液获得其吸收光谱。测定460 nm波长处的吸收光强度A _460nm，并测定其空白值(A _460nm)₀，计算 ΔA _460 nm＝A _460nm-(A _460 nm)₀；

（6）以ΔA _460 nm对UO₂ ²⁺的浓度(Cnmol/L)做工作曲线，其回归方程为ΔA _460nm= 0.89 C -0.07；

（7）被测物样品测定：取含有UO₂ ²⁺的被测物水样，用滤纸滤过；然后移取0.5 mL替换UO₂ ²⁺标准溶液，按步骤（2）～（5）操作。算出水样中被测物UO₂ ²⁺的ΔA _460 nm样＝A _460nm样-(A _460 nm样)₀ ；

（8）根据测得的ΔA _460 nm样，查步骤（6）的工作曲线，计算出被测物水样UO₂ ²⁺的浓度。

本发明实施例测定水样2份，UO₂ ²⁺含量分别为36.6 nmol/L、67.02 nmol/L。

本发明实施例测定UO₂ ²⁺的线性范围为0.083～0.67 nmol/L，检出限为0.01 nmol/L。

Claims (1)

1.一种测定水中UO₂ ²⁺的纳米金催化-硝酸银还原光度法，包括如下步骤：

（1）制备双链DNA：取序列为5’-ACTCACTATAGGAAGAGATGGACGTG-3’ 的底物链的单链DNA，以及 序列为5’-CACGTCCATCTCTGCAGTCGGGTAGTTAAACCGACCTTCAGACATAGTGAGT-3’的酶链的单链DNA，用二次蒸馏水溶解至相同的浓度均为170 nmol/L，分别移取此两种单链DNA溶液各0.5 mL，置于10 mL刻度试管中，依次加入1.0 mL 2.0 mol/L 氯化钠溶液，2.8 mL 0.025 mol/L pH 5.5的2-(N-吗啉)-乙磺酸缓冲液，用二次蒸馏水稀释到8.0 mL，混匀后，于80⁰C水浴中加热反应15 min，取出，冷却至室温，获得浓度为21.25 nmol/L以单链DNA计算的双链DNA；

（2）制备裂解反应液：在5支5 mL的具塞刻度试管中，依次加入75 μL 21.25 nmol/L 双链DNA溶液，再加入浓度为1.000×10^-7 mol/L的UO₂ ²⁺标准溶液100 μL，300 μL，400 μL，700 μL，800 μL，混匀静置7分钟，加入25 μL 0.05 mol/L 的三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液，再次混匀后依次加入200 μL 58.0 μg/mL纳米金溶液，最后用二次蒸馏水稀释至1.5 mL，备用；

（3）制备UO₂ ²⁺标准体系：另取5支5 mL的刻度试管，每支试管依次移取200 μL 0.02 mol/L pH 4.4的醋酸-醋酸钠（HAC-NaAC）缓冲液，13 μL 2.0×10^-2 mol/L 硝酸银（AgNO₃）溶液，7 μL 2.8×10^- 2 mol/L的没食子酸溶液，在此5支试管中，加入25 μL按步骤（2）制备的含有不同浓度UO₂ ²⁺的裂解反应液，用二次蒸馏水稀释至2.0 mL，于80℃水浴中反应20 min，用自来水快速冷却至室温；

（4）制备空白对照体系：用步骤（2）、（3）的方法不加UO₂ ²⁺标准溶液制备空白对照体系溶液；

（5）分别取按步骤（2）～（3）制备的UO₂ ²⁺标准体系溶液及步骤（2）～（4）制备的空白对照体系溶液适量，置于比色皿中，于紫外可见分光光度计上，扫描各溶液获得其吸收光谱；测定460 nm波长处的吸收光强度A _460nm，并测定其空白值(A _460nm)₀，计算 ΔA _460 nm＝A _460nm -(A _460 nm)₀；

（6）以ΔA _460 nm对UO₂ ²⁺的浓度C (nmol/L)做工作曲线，其回归方程为ΔA _460nm= 0.89 C -0.07；

（7）被测物样品测定：取含有UO₂ ²⁺的被测物水样，用滤纸滤过；然后移取0.5 mL替换UO₂ ²⁺标准溶液，按步骤（2）～（5）操作；算出水样中被测物UO₂ ²⁺的ΔA _460 nm样＝A _460nm样 -(A _460 nm样)₀ ；

（8）根据测得的ΔA _460 nm样，查步骤（6）的工作曲线，计算出被测物水样UO₂ ²⁺的浓度。