CN105424690A - 一种基于三角银纳米片检查葡萄糖浓度的比色方法 - Google Patents

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刘佩龙
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    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
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Abstract

本发明公开了一种基于三角银纳米片检查葡萄糖浓度的比色方法，是将葡萄糖样品之间与含有葡萄糖氧化酶的三角银纳米片混合，反应生成过氧化氢将三角银纳米片刻蚀引起体系颜色的减淡及特征吸收峰峰值的降低，采用目视比色法或者紫外-可见分光光度计测定出样品中葡萄糖的含量。本发明通过采用三角银纳米片刻蚀产生特征峰吸光值的变化来代替吸收峰位移的变化，即大大增加了检测的范围，又避免了繁琐的样品前处理过程，彻底解决了现有技术中检测范围狭窄导致的操作性、准确性、灵敏度等方面的问题，能够实现快速便捷的葡萄糖的可视化检测。

Description

一种基于三角银纳米片检查葡萄糖浓度的比色方法
技术领域：
本发明涉及三角银纳米片在葡萄糖浓度检查中的应用，属于三角银纳米片应用技术领域。
背景技术：
葡萄糖是生物体内碳水化合物的主要组成部分，是动植物新陈代谢必需的营养物质。它作为人体血液中的重要化学成分，其浓度一直是评价人体健康状况的重要信息，是衡量新陈代谢水平的主要指标。葡萄糖浓度的异常通常可以引起严重的糖尿病，因此对血液中葡萄糖浓度的检查具有极其重要的临床诊断意义；另外，对食品工业中葡萄糖浓度的监控在食品分析方面也具有重要的应用价值。目前用于葡萄糖浓度检查的方法主要包括电化学法和光学法(如近红外光谱法、化学发光法、荧光光谱法等)。与光学法相比，电化学检查的灵敏度高，但是抗干扰能力差、数据处理复杂。虽然光学法检测葡萄糖浓度相对简单，但通常需要依靠昂贵的仪器设备和专业的技术人员。因此，研发更为方便快捷的葡萄糖检测方法对于食品检测、临床诊断和治疗都具有十分重要的意义。
近年来，纳米材料因其独特的理化性质受到人们的广泛关注。基于各种纳米材料(纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管)的比色方法为葡萄糖检测研究提供了更为优越的平台。目前用于葡糖糖检测的比色法大多借助纳米颗粒聚集引起体系颜色及色度的改变实现对目标物进的检测。该方法简单实用，且检测灵敏度较高，费用低廉，不需要昂贵仪器，仅通过肉眼观察颜色改变就可获得可靠的实验结果。但是，血液组分非常复杂，极易引起纳米颗粒的非特异性聚集而产生极强的背景干扰。为了解决这一问题，三角银纳米片被引入葡糖糖的比色检测研究中。三角银纳米片作为一种特定二维等离子纳米结构，具有良好的稳定性和特殊的光学性能，在生化检测分析方面表现出巨大的优势。与其他形状的纳米晶体结构相比，三角银纳米片具有较大的表面积，能够在化学反应中提供更大的接触面，使得反应进行的更加充分、迅速。另外，三角银纳米片本身具有极强的各向异性，可以通过控制纳米片的几何大小精确调控等离子共振吸收峰的位置以及体系的颜色。最重要的是，与金纳米材料相比，三角银纳米片更容易被活性分子，如卤素离子、过氧化氢等刻蚀，引起其纳米结构的变化，进而导致体系颜色的改变及等离子共振吸收峰峰值的显著减小。基于以上这些特性，三角银纳米片逐渐替代常规的金银纳米颗粒，成为一种新型的比色材料应用于葡萄糖检测研究中(Anal.Chem.2013,85,6241-6247)。在该研究中，葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化生成过氧化氢(H2O2)，使得三角银片的纳米结构从三角片变为圆片，进而引起体系颜色的改变。虽然这种基于三角银纳米片的比色方法能够完成对葡萄糖的检测分析，但是仍然存在诸多问题。首先，基于过氧化氢产生的三角银纳米片的特征波峰仅从755nm蓝移到530nm，溶液颜色由蓝色变为紫色，如此有限的变化区间使得其对葡萄糖的有效检测范围仅为2μmol/L-100μmol/L，然而在实际的生成生活中，检测样品中葡萄糖的浓度范围非常宽泛，从纳摩尔到毫摩尔不等，远远超出该方法的检测范围。因此，必需先对样品进行繁琐的稀释或者浓缩操作，即延长检测时间、增加了检测成本，又减低了检测的灵敏度和准确性。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述已有技术存在的不足，提供一种新型的葡萄糖的比色检测方法，利用葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产生过氧化氢，引起三角银纳米片特征吸收峰峰值的快速降低以及体系颜色逐渐消失来检测葡萄糖。与过氧化氢引起的三角银纳米片特征吸收峰位移变化相比，特征峰峰值变化灵敏度更高、准确性好、变化范围更广。通过这一改变即可解决现有技术中检测范围狭窄导致的操作性、准确性、灵敏度等方面的问题，使得基于三角银纳米片的葡萄糖比色检测法能够充分满足实际生产生活的需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种葡萄糖的比色检测方法，是将样品加入到含葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液中，采用目视比色法，将反应后的溶液颜色与比色标准系列进行比较。所述比色标准系列的制备是将葡萄糖标准品配制成已知的不同浓度的葡萄糖标准液，再将其与含葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液混合反应后即得比色标准系列。
一种葡萄糖的比色检测方法，是将样品加入到含葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液中，采用紫外-可见分光光度计测定溶液特征峰的吸光度，并根据标准曲线方程计算葡萄糖含量。所述标准曲线方程的建立是将葡萄糖标准品配制成已知的不同浓度的葡萄糖标准液，再将其与含葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液混合反应后，采用紫外-可见分光光度计测定溶液在特定波长处的吸光值，以吸光值为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标，绘制标准曲线及标准曲线方程。
优选的，所用三角银纳米片的边长范围为20-200nm，但边长为20-25nm的三角银纳米片较其他大小的三角银纳米片对过氧化氢更为敏感。
优选的，葡萄糖氧化酶的浓度控制在10-50μmol/L。
优选的，含葡萄糖氧化酶的三角银纳米溶于柠檬酸-柠檬酸钠溶液，且pH为4.0-6.0。
优选的，葡萄糖与含葡萄糖氧化酶的三角银纳米的反应温度为30℃-60℃。
本发明的显著优点是：
(1)本发明通过葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖生成过氧化氢，再与三角银纳米片反应，产生溶液颜色变淡，用以指示葡萄糖的不同浓度。葡萄糖浓度不同，则溶液颜色深浅不同；通过肉眼观察即可判断葡萄糖浓度，不必借助任何仪器，因此检测成本低，操作方便。
(2)本发明所用三角银纳米片无需任何修饰即可用于葡萄糖的检测。
(3)本发明中分光光度法检测葡萄糖的检出限可以达到10nM，线性范围为1μM到10mM。
(4)本发明的反应条件温和，检测速度快，重现性好，且无需昂贵的仪器设备，操作简便，可实现葡萄糖的可视化快速识别和检测。
附图说明：
图1是本发明中三角银纳米片的扫描电镜(TEM)和紫外可见光光谱表征结果；
图2是本发明中三种不同大小的三角银纳米片对过氧化氢的敏感性检测结果；
图3是本发明中采用三角银纳米片(Amax＝580nm)的比色标准系列及紫外可见分光光度的标准曲线结果；
具体实施方式：
标准葡萄糖溶液的检测：将10μL葡萄糖氧化酶溶液与500μL三角银纳米溶液混合后，加入不同浓度葡萄糖溶液10μL，30℃-60℃下反应30min，利用目视比色法进行半定量分析，或者利用紫外-可见分光光度法在580nm波长处测定吸光值，进行定量分析。
样品葡萄糖检测：将10μL葡萄糖氧化酶溶液与500μL三角银纳米溶液混合后，加入10μL样品，30℃-60℃下反应30min，利用目视比色法进行半定量分析，或者利用紫外-可见分光光度法在580nm-1000nm波长处测定吸光值，进行定量分析。
下面结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1：
标准葡萄糖溶液的检测：将10μL5mmol/L葡萄糖氧化酶溶液与500μL三角银纳米溶液混合后，加入不同浓度葡萄糖溶液10μL，30℃下反应30min，利用目视比色法进行半定量分析，或者利用紫外-可见分光光度法在580nm波长处测定吸光值，进行定量分析。
血清葡萄糖检测：将10μL5mmol/L葡萄糖氧化酶溶液与500μL三角银纳米溶液混合后，加入10μL样品，30℃下反应30min，利用目视比色法进行半定量分析，或者利用紫外-可见分光光度法在580nm波长处测定吸光值，进行定量分析。
实施例2：
标准葡萄糖溶液的检测：将10μL5mmol/L葡萄糖氧化酶溶液与500μL三角银纳米溶液混合后，加入不同浓度葡萄糖溶液10μL，60℃下反应30min，利用目视比色法进行半定量分析，或者利用紫外-可见分光光度法在800nm波长处测定吸光值，进行定量分析。
饮料葡萄糖检测：将10μL5mmol/L葡萄糖氧化酶溶液与500μL三角银纳米溶液混合后，加入10μL样品，60℃下反应30min，利用目视比色法进行半定量分析，或者利用紫外-可见分光光度法在800nm波长处测定吸光值，进行定量分析。

Claims (8)

1.一种葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：将样品加入到含葡
萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液中，采用目视比色法，将反应后的溶液颜色与比色标准系列进行比较。
2.根据权利要求1所述的葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：
比色标准系列的制备是将葡萄糖标准品配制成已知的不同浓度的葡萄糖标准液，再将其与含葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液混合反应后即得比色标准系列。
3.一种葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：是将样品加入到含
葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液中，采用紫外-可见分光光度计测定溶液特征峰的吸光度，并根据标准曲线方程计算葡萄糖含量。
4.根据权利要求3所述的葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：
所述标准曲线方程的建立是将葡萄糖标准品配制成已知的不同浓度的葡萄糖标准液，再将其与含葡萄糖氧化酶的三角银纳米片溶液混合反应后，采用紫外-可见分光光度计测定溶液在特定波长处的吸光值，以吸光值为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标，绘制标准曲线及标准曲线方程。
5.根据权利要求1-4任一所述的葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：所用三角银纳米片的边长范围为20-500nm，但边长为20-25nm的三角银纳米片较其他大小的三角银纳米片对过氧化氢更为敏感。
6.根据权利要求1-4任一所述的葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：葡萄糖氧化酶的浓度控制在10-50μmol/L。
7.根据权利要求1-4任一所述的葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：含葡萄糖氧化酶的三角银纳米溶于柠檬酸-柠檬酸钠溶液，且pH为4.0-6.0。
8.根据权利要求1-4任一所述的葡萄糖的比色检测方法，其特征在于：葡萄糖与含葡萄糖氧化酶的三角银纳米的反应温度为30℃-60℃。
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