CN107576637A - 一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb2+的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb²⁺的方法，其特征是，包括如下步骤：（1）制备Pb²⁺标准溶液体系；（2）制备空白对照溶液体系；（3）计算ΔA=A‑A₀；（4）以ΔA对Pb²⁺的浓度关系做工作曲线；（5）制备被测样品溶液，测定其吸光度值为A_样品，计算ΔA_样品=A_样品‑A₀；（6）依据步骤（4）的工作曲线，计算出样品溶液Pb²⁺的含量。本发明与已有的方法相比，本测定方法不需要构建适配体纳米探针的复杂过程，方法更简便、快速；纳米粒子不需要聚集，体系更稳定；石墨烯量子点纳米酶催化，灵敏度高。

Description

一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振 吸收光谱测定Pb2+的方法

技术领域

本发明涉及分析化学领域，具体是一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb2+的方法。

背景技术

核酸适配体是一小段经体外筛选得到的寡核苷酸序列，能与多种目标物质高特异性、高亲和力和高选择性地结合，为分析化学提供了高效快速的分子识别平台。作为生物分子的核酸适体可以和一些生物相容性好的金属纳米材料，如纳米金、纳米银等结合，并且与吸收光谱、荧光、共振瑞利散射等光谱技术结合，在生化分析、环境分析等方面得到应用，实现了对生物大分子、蛋白质和重金属离子等的检测。

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，简称SPR)吸收是光照射到非均匀介质中形成的消逝波与介质中的等离子体波发生共振，入射光的能量被表面等离子波吸收，可以用简单的分光光度计进行测量，该分析方法快速、经济。金属纳米粒子表面的价电子也是一种等离子体，可以发生SPR吸收，并且吸收强度与纳米粒子的金属类别、浓度以及粒径成一定的比例关系，在分析化学中得到了广泛的应用。目前，纳米粒子的SPR吸收光谱分析法大多通过抗体或核酸适配体等大分子包裹保护纳米粒子，构建分子探针，然后再通过免疫反应释放纳米粒子，再用高离子强度介质聚集纳米粒子获得SPR吸收光谱，方法较复杂。

铅离子是一种典型的重金属污染物，具有毒性大、不能降解等特点，在环境能长时间存在，经过食物链传递在生物体内富集，进而对人体健康造成极大威胁。因此对环境中的铅离子含量的严格监控十分必要，目前铅离子分析检测方法有电感耦合等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法、质谱法、电化学法等，但这些方法存在操作复杂耗时、仪器昂贵、灵敏度低等问题。因此有必要研究和开发一种快速、灵敏的痕量铅离子分析方法，酶催化反应应用于分析检测中可以提高检测速度和检测的灵敏度。纳米材料具有较大的比表面积，有丰富的表面活性中心多以及表面电荷决定了它具有良好的催化活性，可以作为纳米模拟使用，通过改变纳米模拟酶表面结构，如包裹核酸适配体大分子可以调节纳米模拟酶的催化活性，结合核酸适配体反应，选择一些可以生成纳米粒子的反应体系，新生纳米材料可以产生较强的SPR吸收效应，在分析检测中鲜有应用。但使用石墨烯量子点纳米酶催化生成新生纳米材料，结合新生纳米材料的表面等离子体共振吸收效应应用于定量测定Pb²⁺的分析方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对测定Pb²⁺现有技术的不足，而提供一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb²⁺的方法。这种方法的优点是：与现有的方法相比，本测定方法不需要构建适配体纳米探针的复杂过程，方法更简便、快速；纳米粒子不需要聚集，体系更稳定；石墨烯量子点纳米酶催化，灵敏度高。

实现本发明目的的技术方案是：

一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb²⁺的方法，包括如下步骤：

(1)制备Pb²⁺标准溶液体系：于刻度试管中，依次加入2μL-60μL 1μmol/L的Pb²⁺标准溶液、5μL-20μL 0.15μmol/L铅适配体和50μL-150μL 0.5mg/L的石墨烯量子点，混匀，静置10分钟；然后在各试管中依次加入20μL-60μL 0.01mol/L HCl、100μL-200μL 0.5moL/L葡萄糖和80μL-180μL 84μmoL/L HAuCl₄，混匀，用二次蒸馏水定容至1.5mL，75℃水浴反应18分钟，取出试管，用冰水冷却终止反应；

(2)制备空白对照溶液体系：用步骤(1)的方法不加Pb²⁺标准溶液制备空白对照溶液体系；

(3)分别取按步骤(1)、(2)制备的Pb²⁺标准溶液体系及空白对照溶液体系倾入比色皿中，在分光光度计上，扫描获得体系的吸收光谱，测定530nm处的吸光度值为A，同时测定空白对照溶液体系的吸光度值为A₀，计算ΔA＝A-A₀；

(4)以ΔA对Pb²⁺的浓度关系做工作曲线；

(5)依照步骤(1)的方法制备样品溶液，其中加入的Pb²⁺标准溶液替换为样品溶液，并按步骤(3)的方法测定样品溶液的吸光度值为A_样品，计算ΔA_样品＝A_样品-A₀；

(6)依据步骤(4)的工作曲线，计算出样品溶液Pb²⁺的含量。

步骤(1)中所述铅适配体的序列为5’-GGTTGGTGTGGTGGTTGGTGTTGG-3’。

实现本技术方案的原理是：

在本技术方案条件下，石墨烯量子点对葡萄糖-HAuCl₄生成金纳米粒子这一反应具有较强的催化作用；适配体吸附在石墨烯量子点纳米酶表面，抑制了葡萄糖-HAuCl₄生成金纳米粒子这一反应；当体系加入Pb²⁺时，Pb²⁺与适配体结合形成稳定的适配体-Pb²⁺结合物，适配体从石墨烯量子点纳米酶表面脱离，石墨烯量子点纳米酶催化活性恢复。由此，体系中随着Pb²⁺浓度的增大，石墨烯量子点催化活性增强，生成的金纳米粒子增多，在530nm处SPR吸收强度增大。Pb²⁺浓度与体系吸光度值呈一定的线性关系，据此建立测定Pb²⁺的适配体调控石墨烯量子点酶催化活性SPR吸收光谱方法。

这种方法的优点是：与现有的方法相比，本测定方法不需要构建适配体纳米探针的复杂过程，方法更简便、快速；纳米粒子不需要聚集，体系更稳定；石墨烯量子点纳米酶催化，灵敏度高。

附图说明

图1为实施例中的SPR吸收光谱图。

图中，a.1nmoL/L铅适配体+0.033mg/L石墨烯量子点+0.67mmoL/L HCl+58.33mmol/L葡萄糖+66.67mg/L HAuCl₄b.a+1.33nmoL/L Pb²⁺c.a+3.33nmoL/L Pb²⁺d.a+6.67nmoL/L Pb²⁺e.a+13.33nmoL/L Pb²⁺f.a+26.67nmoL/L Pb²⁺g.a+40nmoL/L Pb²⁺。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb²⁺的方法，包括如下步骤：

(1)制备已知浓度的Pb²⁺标准溶液体系：于6支刻度试管中，分别加入2μL,5μL,10μL,20μL,40μL,60μL 1μmol/L的Pb²⁺标准溶液、然后每只刻度试管中依次加入10μL 0.15μmol/L铅适配体和100μL 0.5mg/L的石墨烯量子点，混匀，静置10分钟；然后在各试管中依次加入40μL 0.01mol/L HCl，175μL 0.5moL/L葡萄糖，100μL 84μmoL/L HAuCl₄，混匀，用二次蒸馏水定容至1.5mL，75℃水浴反应18分钟，取出试管，用冰水冷却终止反应；

(2)制备空白对照溶液体系：用步骤(1)的方法不加Pb²⁺标准溶液制备空白对照溶液体系；

(3)分别取按步骤(1)、(2)制备的Pb²⁺标准溶液体系及空白对照溶液体系倾入比色皿中，在TU-1901型双光束紫外可见分光光度计上，扫描获得体系的SPR吸收光谱如图1，测定530nm处的吸光度值为A，同时测定空白对照溶液体系的吸光度值为A₀，计算ΔA＝A-A₀；

(4)以ΔA对Pb²⁺的浓度关系做工作曲线；获得线性回归方程为ΔA_530nm＝0.0093C+0.025，其中Pb²⁺浓度C的单位为nmol/L，测定线性范围为1.33-40nmoL/L，检出限为0.7nmol/L；

(5)样品测定：取来自桂林市郊区的池塘水、小溪水，用滤纸过滤，量取适量滤液，依照步骤(1)的方法制备被测样品，其中加入的Pb²⁺标准溶液替换为被测样品，按步骤(2)-(4)操作。算出被测样品的ΔA_样品＝A_样品-A₀；

(6)依据步骤(4)的工作曲线，计算出被测样品Pb²⁺的含量，池塘水中Pb²⁺含量为5.6nmol/L，小溪水中Pb²⁺含量1.5nmol/L。

步骤(1)中所述铅适配体的序列为5’-GGTTGGTGTGGTGGTTGGTGTTGG-3’。

本技术方案检测方法的验证：

取上述实施例步骤(5)中两种水样各三份，分别加入浓度为13.33nmol/L的Pb²⁺标准溶液，进行加标回收实验，求得回收率分别为101.1％、97.8％、100.6％和99.5％、98.4％、101.7％，相对标准偏差为3.7％和4.4％。

说明该技术方案准确可靠。

Claims (2)

1.一种用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb²⁺的方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)制备Pb²⁺标准溶液体系：于刻度试管中，依次加入2μL-60μL 1μmol/L的Pb²⁺标准溶液、5μL-20μL 0.15μmol/L铅适配体和50μL-150μL 0.5mg/L的石墨烯量子点，混匀，静置10分钟；然后在各试管中依次加入20μL-60μL 0.01mol/L HCl、100μL-200μL 0.5moL/L葡萄糖和80μL-180μL 84μmoL/L HAuCl₄，混匀，用二次蒸馏水定容至1.5mL，75℃水浴反应18分钟，取出试管，用冰水冷却终止反应；

(2)制备空白对照溶液体系：用步骤(1)的方法不加Pb²⁺标准溶液制备空白对照溶液体系；

(3)分别取按步骤(1)、(2)制备的Pb²⁺标准溶液体系及空白对照溶液体系倾入比色皿中，在分光光度计上，扫描获得体系的吸收光谱，测定530nm处的吸光度值为A，同时测定空白对照溶液体系的吸光度值为A₀，计算ΔA＝A-A₀；

(4)以ΔA对Pb²⁺的浓度关系做工作曲线；

(5)依照步骤(1)的方法制备样品溶液，其中加入的Pb²⁺标准溶液替换为样品溶液，并按步骤(3)的方法测定样品溶液的吸光度值为A_样品，计算ΔA_样品＝A_样品-A₀；

(6)依据步骤(4)的工作曲线，计算出样品溶液Pb²⁺的含量。

2.根据权利要求1所述的用适配体调控石墨烯量子点催化活性表面等离子体共振吸收光谱测定Pb²⁺的方法，其特征是，步骤(1)中所述铅适配体的序列为5’-GGTTGGTGTGGTGGTTGGTGTTGG-3’。