CN102374988A - 基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针比色测定汞离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针简单、快速测定汞离子的方法，其特征在于，采用三聚硫氰酸作为汞离子的识别元件，利用三聚硫氰酸修饰的金胶纳米为探针实现比色检测水溶液中的汞离子含量。使用本发明的测定汞离子的方法不会对环境产生污染，对汞离子选择性好，能够排除大多数金属离子的干扰；且所需仪器简单，价格便宜，适用于野外等简陋场合使用。

Description

基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针比色测定汞离子的方法

技术领域

本发明涉及一种汞离子浓度的检测分析方法，具体地，是一种基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针简单、快速测定汞离子的方法。

背景技术

汞是一种剧毒、不能生物降解的重金属离子。它不仅造成环境的不可逆污染，还导致一系列与神经系统相关的疾病，因此，实时监测饮用水、土壤、食品以及生物样品中汞离子浓度，对于保护环境和公众健康是极为重要的。目前，检测汞离子的仪器方法包括冷原子吸收光谱法、冷原子荧光光谱法以及ICP-MS等(Hight，et al.Food Chem.2005，91，557；Roulet，et al.Sci.TotalEnviron.2000，26，143；Wuillouda，et al.Spectrochim.Acta Part B 2004，59，755.)。但这些方法需要贵重的仪器，复杂耗时的样品处理，不适用于现场检测。

近年来，基于金胶纳米颗粒的比色传感方法用于重金属污染的快速检测引起人们的关注。该方法具有成本低廉，不需要大型检测仪器，易携带，能用于现场检测等优点。该比色方法利用金胶纳米颗粒的独特的光学特性：颗粒分散时溶液呈现酒红色，而聚集时溶液呈蓝灰色或紫红色来传感分子识别事件。目前，以DNA(Lee，et al.Angew.Chem.，Int.Ed.2007，46，4093-4096；Li，et al.Angew.Chem.，Int.Ed.2008，47，3927-3931；Liu，et al.Chem.Commun.2008，2242-2244；Wang，et al.Gold Bull.2008，41，37-41.)或巯基丙酸(Huang，et al.Chem.Commun.2007，1215-1217)为识别元件的基于金胶纳米颗粒的比色传感器已被报道，但是这些传感器存在操作繁琐，耗时长，选择性差等缺点。为克服上述缺点，本发明以环境友好而且具有嗜汞性的三聚硫氰酸为识别元件来制备金胶纳米探针，实现了简单、快速比色检测水溶液中的汞离子。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明人研究后发现，三聚硫氰酸中的巯基能够与汞离子结合形成硫化物，该硫化物比其他金属离子与三聚硫氰酸形成的硫化物更稳定，从而排除大多数金属离子的干扰。

因此，本发明的目的在于发展一种简便、快速的基于金胶纳米探针的直接比色检测水溶液中汞离子的方法，其采用三聚硫氰酸作为汞离子的识别元件，利用三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针，比色检测水溶液中的汞离子。其中，所述的三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的制备方法是利用配体交换反应，通过“Au-S”共价键将三聚硫氰酸固定在金胶纳米颗粒表面。

本发明包括如下步骤：

①将三聚硫氰酸与金胶纳米颗粒溶液培育过夜，离心洗涤后，制备得到三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针，将其溶解于硼酸缓冲液，4℃保存；

②在上述制备的三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的硼酸缓冲液中，滴加入待测溶液，摇匀；用紫外可见分光光度计在400～800nm波长范围内扫描，分别记录520nm、600nm处的吸光度，根据A600/A520来计算待测溶液中的汞离子浓度。

所述汞离子浓度根据A₆₀₀/A₅₂₀来计算，其中A₅₂₀、A₆₀₀分别表示波长为520nm、600mm的紫外可见光的吸光度。

所述汞离子浓度的测定限为50nM(S/N＝3)。

使用本发明测定汞离子的方法时，当三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的硼酸缓冲液溶液中没有汞离子存在时，三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针以稳定的分散状态存在，溶液颜色为酒红色；当三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的硼酸缓冲液溶液中存在汞离子时，三聚硫氰酸中的巯基与汞离子发生反应，形成汞的硫化物的同时，并导致金胶纳米颗粒的快速聚集，溶液的颜色也由酒红色变为蓝灰色。其原理可见图1加入10μM Hg²⁺前后溶液测得的紫外可见吸收光谱图和图2加入10μM Hg²⁺前后透射电镜图的比较。金胶纳米颗粒的聚集程度以及溶液颜色变化程度与溶液中的汞离子的浓度有关，由此可计算出待测水溶液中的汞离子浓度。

本发明可通过如下技术方案实现：

1、三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的制备：采用文献报道的标准方法制备一定直径的金胶纳米颗粒；将一定量的三聚硫氰酸与上述制备的金胶纳米颗粒溶液混合培育过夜，离心洗涤数次后，溶解于一定pH的硼酸缓冲液并4℃保存待用。

2、将汞离子浓度待测溶液滴加到上述制备的三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的硼酸缓冲液中，摇匀；用紫外可见分光光度计在400～800nm波长范围内扫描，分别记录520nm、600nm处的吸光度，根据A₆₀₀/A₅₂₀来计算待测溶液中的汞离子浓度。

本发明的优点在于：1.采用环境友好的三聚硫氰酸作为检测探针，特异性好，不会造成对环境的二次污染。2.采用比色检测，具有灵敏、选择性好；所需仪器简单，价格便宜，适用于野外等简陋场合使用。3.该方法操作简便、成本低廉、测定快速、具有与荧光检测相当的检测灵敏度。

附图说明

图1是加入10μM Hg²⁺前后溶液测得的紫外可见吸收光谱图的比较，其中，a是加入10μMHg²⁺之前的紫外可见吸收光谱曲线；b是加入10μM Hg²⁺之后的紫外可见吸收光谱曲线。

图2(C)是加入10μM Hg²⁺之前的溶液透射电镜图。

图2(D)是加入10μM Hg²⁺之后的溶液透射电镜图。

图3是本发明的一个实施例中制备的金胶纳米颗粒的透射电镜图。

图4是本发明的一个实施例中绘制的A₆₀₀/A₅₂₀与汞离子浓度的标准工作曲线图。

具体实施方式

本发明的测定汞离子的方法以三聚硫氰酸特异性汞离子探针，选择性好、灵敏、简便、快速比色测定水溶液中汞离子。以下结合本发明的优选实施方式和附图详细说明本发明的比色测定汞离子浓度的方法，但本发明不受以下实施方式的限制，凡基于本发明做出的都应属于本发明的保护范围。

本发明的方法：

①三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的制备：参照文献[K.G.Grabar，R.G.Freeman，M.B.Hommer，M.J.Natan，Anal.Chem.1995，67，735]报道的方法，制备金胶纳米颗粒(13.1±0.5nm)；将150nM三聚硫氰酸与3nM上述制备的金胶纳米颗粒混合溶液在室温条件下搅拌，培育12小时，离心洗涤两次后，溶解于pH＝5.0的硼酸缓冲液并4℃保存待用。图3是制备得到的金胶纳米颗粒的投射电镜图。

②将汞离子浓度待测溶液滴加到上述制备的三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的硼酸缓冲液中，摇匀；用紫外可见分光光度计在400～800nm波长范围内扫描，分别记录520nm、600nm处的吸光度，根据A₆₀₀/A₅₂₀来计算样品中的汞离子浓度。本发明方法的汞离子浓度的检测限为50nM(S/N＝3)。图4是A₆₀₀/A₅₂₀与汞离子浓度的标准工作曲线图。

实施例1：河水水样中汞离子的测定

150nM三聚硫氰酸(购自sigma公司)和3nM金胶纳米颗粒(13.1±0.5nm)的混合溶液于磁力搅拌器上室温搅拌，配体交换反应12h。过量的三聚硫氰酸通过离心(10000r/min，20min)除去，然后用三次蒸馏水洗涤一次，离心条件同上，最后分散在10mM pH＝5.0的硼酸缓冲液中，即制备出三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针(TCA-AuNPs)，4℃保存在备用。

采用上海丽娃河水作为实际样品，用活性炭先将河水去色，然后过滤；河水再经0.22μm膜过滤后，再以16000转/min离心15min，取上清液作为用作待测水样。

在含有TCA-AuNPs的硼酸缓冲溶液中加入20μL的待测水样，反应2min后，用紫外可见分光光度计在400-800nm范围扫描检测。加入待测水样后，含有TCA-AuNPs的硼酸缓冲溶液的颜色由酒红色变为浅红色，其A₆₀₀/A₅₂₀＝0.251，从图4的标准曲线即可获得待测水样中汞离子的含量为347nM。

Claims (4)

1.一种基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针比色测定汞离子浓度的方法，其特征在于，采用三聚硫氰酸作为汞离子的识别元件，利用三聚硫氰酸修饰的金胶纳米为探针实现比色检测水溶液中的汞离子含量。

2.如权利要求1所述的基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针比色测定汞离子浓度的方法，其特征在于，所述的三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的制备方法是利用配体交换反应，通过“Au-S”共价键将三聚硫氰酸固定在金胶纳米颗粒表面。

3.如权利要求1所述的基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针比色测定汞离子浓度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

①将三聚硫氰酸与金胶纳米颗粒溶液培育过夜，经离心洗涤后，得到三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针，将其溶解于硼酸缓冲液，4℃保存；

②在以上制备的三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针的硼酸缓冲液中，滴加入待测溶液，摇匀；阿用紫外可见分光光度计在400～800nm波长范围内扫描，分别记录520nm、600nm处的吸光度，根据A₆₀₀/A₅₂₀来计算待测溶液中的汞离子浓度。

4.如权利要求3所述的基于三聚硫氰酸修饰的金胶纳米探针比色测定汞离子浓度的方法，其特征在于，所述汞离子浓度的测定限为50nM(S/N＝3)。

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