CN104458628A - 一种基于Fe3+离子模拟酶检测葡萄糖的方法 - Google Patents

一种基于Fe3+离子模拟酶检测葡萄糖的方法 Download PDF

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沈江珊
吴小琼
徐艳
张洪武
杨溢
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Abstract

本发明涉及基于Fe3+离子过氧化物模拟酶的催化性质，发展一种简便的葡萄糖检测方法。对葡萄糖的检出限为6.6×10-6 M，线性范围为4×10-6到1×10-4 M。本发明具有高选择性、高灵敏度、无需合成纳米材料、无需复杂仪器等优点。

Description

一种基于Fe3+离子模拟酶检测葡萄糖的方法
技术领域
本发明涉及基于Fe3+离子模拟酶检测葡萄糖的方法，属于分析化学领域。
背景技术
酶，在生命体中发挥着重要的作用，也在制药学、生命分析化学等实际领域中得到广泛的应用。但因为在实际使用中天然酶存在容易失活、降解，以及制备和纯化的操作繁琐等缺陷，寻找各种天然酶的替代物，即人工模拟酶，是解决这些问题的关键。其中，过氧化物模拟酶获得了广泛的关注，有被用于过氧化氢和抗坏血酸的检测。
国内外，葡萄糖的检测方法有多种，包括电化学、荧光法和拉曼光谱法等。基于过氧化物模拟酶的催化性质进行葡萄糖的检测，则集中在一些纳米材料上。阎锡蕴研究小组首次发现Fe3O4磁性纳米粒子具有类似过氧化氢酶的催化性质，可以催化一些底物体系如3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)-H2O2发生氧化还原反应(L. Gao, J. Zhuang, L. Nie, J. Zhang, Y. Zhang, N. Gu, T. Wang, J. Feng, D. Yang, S. Perrett and X. Yan, Nat. Nanotechnol., 2007, 2, 577-583)。利用这一发现，汪尔康研究小组将Fe3O4磁性纳米粒子的催化性质进一步运用于H2O2和葡萄糖的检测方面(H. Wei and E.K. Wang, Anal. Chem.,2008,80, 2250-2254)。不仅如此，其它的一些纳米材料如FeS、CuO、CuS和纳米氧化铈等，也被发现具有类似的过氧化物模拟酶催化性质，并被应用于H2O2或葡萄糖的检测。值得注意的是，在众多纳米材料模拟酶中，研究最多的是含Fe的纳米材料和其络合物。然而，这些纳米材料作为过氧化物模拟酶存在着严重的缺陷，如（1）制备出尺寸单一、稳定性好的纳米材料的操作程序复杂；（2）纳米材料具有内在的不稳定性，在保存过程中表面易被氧化/聚集，使其催化性能降低，甚至消失。这些缺陷问题，严重影响了纳米材料模拟酶的实际应用。
本发明正是基于纳米材料模拟酶的不足，利用廉价易得的Fe3+离子作为过氧化物模拟酶，发展了一种简便的葡萄糖检测方法。
发明内容
基于Fe3+离子模拟酶的性质，本发明的目的是利用Fe3+离子作为过氧化物模拟酶提供一种新型的葡萄糖检测方法。该方法具有简便、灵敏、高选择性和快速等特点。该方法对于葡萄糖检测的线性响应范围为4 μM-100 μM。
本发明所涉及的化学反应过程如式（1）和（2）。                                               
基于Fe3+离子模拟酶的催化性质测定葡萄糖的步骤如下：
(1) 将20 mg.mL-1葡萄糖氧化酶和待测葡萄糖溶液混合，在37 ℃下反应30 min，得到反应液(a)；所述的20 mg.mL-1葡萄糖氧化酶和待测葡萄糖溶液的体积比为1:10；所述的待测葡萄糖溶液浓度范围为4 μM-100 μM；
(2) 将5 mM TMB乙醇溶液、0.2 mM Fe3+离子溶液和0.2 M的NaOAc-HOAc缓冲溶液 (pH=4.2) 加入到上述步骤(1)的反应液(a)中；所述的5 mM TMB乙醇溶液、0.2 mM Fe3+离子溶液、0.2 M NaOAc-HOAc缓冲溶液(pH=4.2)和反应液(a)的体积比为4:1:131:44；
(3) 将(2)中的混合液于37 ℃水浴中反应10 min，得到最终反应液(b)；
(4) 取步骤(3)中的反应液(b)，进行紫外吸收吸收光谱测定(选择波长为652 nm)。
利用本发明对于葡萄糖检测的结果如图1和图2所示。从图1数据可以看出该方法对于葡萄糖的检出限为6.6 μM，线性范围为4 μM-100 μM。从图2数据可以看出，该方法可以对葡萄糖实现特异、灵敏的比色检测。
因本发明中所用的Fe3+离子具有过氧化物模拟酶的功能，与纳米材料的过氧化物模拟酶相比较，本发明具有简便、低廉、稳定性好的性质，是一种新的葡萄糖检测方法。
附图说明  
图1为基于Fe3+离子过氧化物模拟酶检测葡萄糖的线性曲线图。由图中可以计算出，该体系对于葡萄糖的检出限为6.6 μM，线性范围为4 μM-100 μM；图2为基于Fe3+离子过氧化物模拟酶检测葡萄糖的选择性图。由图中可以看出，果糖、乳糖和麦芽糖对该体系均没有光谱响应，说明该发明对葡萄糖能够实现高选择性的检测；所有糖分子的浓度均为100 μM。
具体实施方式   
利用Fe3+离子过氧化物模拟酶的催化性质检测葡萄糖的步骤如下：
(1) 将20 μL 20 mg.mL-1葡萄糖氧化酶和200 μL不同浓度的葡萄糖溶液混合后在37 ℃水浴中反应30 min；所述的葡萄糖溶液浓度为4、10、20、40和100 μM；
(2) 将100 μL5 mM TMB乙醇溶液、25 μL0.2 mM Fe3+离子溶液和655 μL0.2 M醋酸缓冲液(pH = 4.2) 加入到上述步骤(1)的葡萄糖反应液中；
(3)将上述步骤(2)的混合液于37 ℃水浴中反应10 min，然后进行吸收光谱测定；
(4) 其他糖分子的实验操作类似。

Claims (4)

1.基于Fe3+离子过氧化物模拟酶的催化性质，发展一种简便的葡萄糖检测方法，其特征在于，所述方法简单易行、灵敏度高、选择性好、所用的过氧化物模拟酶廉价易得、催化性能好，检测方法如下：将葡萄糖氧化酶与不同浓度的葡萄糖溶液在37 ℃水浴中反应30 min得到葡萄糖反应液，将所得反应液与TMB乙醇溶液、Fe3+离子过氧化物模拟酶、0.2 M NaOAc-HOAc缓冲液(pH = 4.2)混合，将上述混合液于37℃水浴中反应10 min后，在652 nm处测量其吸光度。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所用Fe3+离子的浓度为5 μM。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于，所用TMB乙醇溶液的浓度为0.5 mM。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于，样品中葡萄糖分子的浓度范围为4 μM-100 μM。
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