CN107677623A - 一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，属于生物检测领域。本发明借助于Pb2+存在的条件下可以加速硫代硫酸钠和2‑巯基乙醇对纳米金浸出的原理，在硫代硫酸钠和2‑巯基乙醇存在的条件下，将不同浓度的Pb2+加入到银核金壳Ag@Au纳米粒子中，使得Ag@Au纳米粒子的金壳浸出从而导致金壳厚度发生改变，进而使得不同Pb2+浓度下反应体系的A520和A400的紫外吸收值发生变化，根据Pb2+浓度和A520/A400的对应关系，可以实现对Pb2+的检测。本方法操作简单、检测速度快、成本低廉，并且具有较高的检测灵敏度和特异性，同时可以实现水样本中的Pb2+检测，可以达到Pb2+的检测需求。
Description
技术领域
本发明属于生物检测领域，具体涉及一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法。
背景技术
铅是一种有毒的重金属，在全球范围内广泛存在，在铅电池生产行业铅的使用量最大，并广泛应用到汽车行业。所有形式的铅都是有毒的，对人体具有极大的危害，铅中毒对人体的生育系统、神经系统、免疫系统和心血管系统等具有严重的影响，特别是对处于发育期的儿童毒害作用最大。铅一旦进行人体，就会变成一种强大的神经毒素，进而干扰大脑发育、延缓神经传导速度，并引发行为问题。美国环境保护署(EPA)规定的饮用水中Pb2+的限量为15ppb，世界卫生组织(WHO)规定成人血液中Pb2+浓度超过300ppb即表明已经出现了明显的铅摄入，当血液中Pb2+浓度超过600ppb则推荐进行螯合治疗。美国有毒物质和疾病登记署已经限定尿铅的含量为23ppb，对血液和尿液中的生物监测可以对铅的危害进行定量评估，尿铅和血铅的浓度已经被用作铅暴露的指标。
Pb2+检测的传统方法包括火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、阳极溶出伏安法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱法、中子活化分析、微分脉冲阳极溶出伏安法和同位素稀释质谱法等，虽然这些方法可以实现Pb2+的检测，但是所需设备昂贵，样本前处理复杂，因此需要进一步开发操作简单、方便、成本低廉、高灵敏的检测方法，以满足Pb2+的检测需求。
近年来，金属纳米材料成为最活跃的研究领域之一。金纳米材料因其独特的表面等离子体共振特性(Surface PlasmonResonance，SPR)，在生物传感、医学诊断和检测科学等领域已经具有良好的应用前景，不同条件、不同粒径和不同形状的金纳米粒子具有不同的特性。金纳米粒子在Pb2+检测方面，已经开发出了基于功能性DNAzyme修饰的金纳米粒子传感检测方法，然而基于DNAzyme识别的Pb2+检测方法需要化学合成的DNA分子，DNA的合成价格比较昂贵，并且需要后续修饰金纳米粒子的过程，从而增加了传感器的制备时间。随着Pb2+检测的发展，发现在Pb2+存在的条件下，可以加速硫代硫酸钠和2-巯基乙醇对纳米金的浸出速度，根据这一原理，可以开发一系列的快速低成本的Pb2+检测方法。
发明内容
要解决的技术问题：传统的适于Pb2+的仪器检测方法所需设备昂贵，样本前处理复杂，并且需要专业的操作人员进行操作，不适于大范围的普遍应用。并且基于功能性DNAzyme的纳米传感检测Pb2+的方法需要DNA分子的合成和修饰步骤，从而增加了检测成本和检测时间。
技术方案：本发明公开了一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，包括如下步骤：
（1）Ag纳米粒子的合成
将250 mL 1mM的AgNO3水溶液在磁力加热搅拌器上加热至沸腾，在搅拌状态下迅速加入2~5mL质量分数为l％的柠檬酸钠水溶液，继续保持沸腾状态下反应l h，然后搅拌至自然冷却到室温，得到的黄色溶液即为Ag纳米粒子。
（2）Ag@Au纳米粒子的合成
取步骤（1）制备的Ag纳米粒子40mL，在剧烈搅拌下，同时滴加1mL的5mM的盐酸羟胺和0.5mM的氯金酸溶液1mL、2mL、3mL、4mL或5mL，继续搅拌反应1h，从而得到Ag@Au纳米粒子。
（3）Pb2+的检测以及紫外吸收光谱的测定
将步骤（2）制备好的Ag@Au纳米粒子在7000r/min的条件下离心5min，再用重悬液进行重悬，并将其浓缩2倍，充分混合后分装到250μLPCR管中，每管100μL，向每管中分别加入10μL浓度为0ng/mL、1ng/mL、5ng/mL、20ng/mL、50ng/mL、80ng/mL、100ng/mL、200ng/mL的Pb2+，在室温下孵育2~4h后，将其置于8000r/min的转速下离心5min，弃掉上清，将纳米粒子用100μL超纯水进行重悬，最后用紫外分光光度计对每管进行200~800nm的全波长扫面，记录每种Pb2+浓度所对应的紫外吸收光谱的A400和A520的吸收值，并计算出A520/A400比值。
本发明所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法的步骤（1）中l％的柠檬酸钠水溶液加入的体积为3mL。
本发明所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法的步骤（2）中0.5mM的氯金酸溶液的加入体积为4mL。
本发明所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法的步骤（3）中的重悬液的组成为：10mM的甘氨酸，0.2M的Na2S2O3，0.4M的2-巯基乙醇，并将溶液用NaOH调整到pH10.0。
本发明所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法的步骤（3）中Pb2+和纳米粒子的孵育时间为2.5h。
有益效果：本发明借助于Pb2+存在的条件下可以加速硫代硫酸钠和2-巯基乙醇对纳米金浸出的原理，合成了银核金壳Ag@Au纳米粒子，在硫代硫酸钠和2-巯基乙醇存在的条件下，加入不同浓度的Pb2+，可以使得Ag@Au纳米粒子的金壳产生不同程度的浸出，从而导致Ag@Au纳米粒子的金壳厚度发生改变，进而使得不同的Pb2+浓度下反应体系的A520和A400的紫外吸收值发生变化，根据Pb2+浓度和A520/A400的对应关系，可以实现对Pb2+的检测。
附图说明
图1 Pb2+添加前后Ag@Au纳米粒子的紫外吸收光谱。
图2 Pb2+检测的标准曲线。
具体实施方式
实施例1
一种基于Ag@Au纳米粒子检测Pb2+的方法，包括如下步骤：
（1）Ag纳米粒子的合成
将250 mL 1mM的AgNO3水溶液在磁力加热搅拌器上加热至沸腾，在搅拌状态下迅速加入3mL质量分数为l％的柠檬酸钠水溶液，继续保持沸腾状态下反应l h，然后搅拌至自然冷却到室温，得到的黄色溶液即为Ag纳米粒子，Ag纳米粒子的粒径约为12nm；
（2）Ag@Au纳米粒子的合成
取步骤（1）制备的Ag纳米粒子40mL，在剧烈搅拌下，同时滴加1mL的5mM的盐酸羟胺和0.5mM的氯金酸溶液4mL，继续搅拌反应1h，从而得到Ag@Au纳米粒子，纳米粒子的金壳厚度为16nm，纳米粒子的总粒径约为44nm；
（3）Pb2+的检测以及Pb2+检测的灵敏度分析
将步骤（2）制备好的Ag@Au纳米粒子在7000r/min的条件下离心5min，再用重悬液进行重悬（重悬液的组成为：10mM的甘氨酸，0.2M的Na2S2O3，0.4M的2-巯基乙醇，并将溶液用NaOH调整到pH10.0），并将其浓缩2倍，充分混合后分装到250μLPCR管中，每管100μL，向每管中分别加入10μL浓度为0ng/mL、1ng/mL、5ng/mL、20ng/mL、50ng/mL、80ng/mL、100ng/mL、200ng/mL的Pb2+，在室温下孵育2.5h后，将其置于8000r/min的转速下离心5min，弃掉上清，将纳米粒子用100μL超纯水进行重悬，最后用紫外分光光度计对每管进行200~800nm的全波长扫面，记录每种Pb2+浓度所对应的紫外吸收光谱的A400和A520的吸收值，并计算出A520/A400比值；以Pb2+浓度为横坐标，A400/A520为纵坐标，在1~100ng/mL的浓度范围内，两者之间的线性关系良好，并计算得出Pb2+的检测限为0.34ng/mL。
（4）特异性研究
将六种其他的重金属（Hg2+、Ag+、Mg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+）作为目标分子，验证此方法的特异性。在5ng/mL的添加浓度下，这几种重金属离子的反应系统中，紫外吸收值与加入重金属离子前的紫外吸收值相同，说明这几种重金属离子不能使得纳米金浸出，不能实现这几种重金属离子的检测，而对Pb2+的检测具有良好的特异性。
（5）添加回收实验
以阴性饮用水为样本添加不同含量的Pb2+，通过此方法测定添加回收结果，在1.2ng/mL、1.8ng/mL、2.5g/mL、4.2ng/mL、6.4g/mL的添加浓度下，测得添加回收结果为96.4 ~98.3%，添加回收结果良好，因此此方法适用于水样本中Pb2+的检测。
Claims (5)
1.一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）Ag纳米粒子的合成
将250mL 1mM的AgNO3水溶液在磁力加热搅拌器上加热至沸腾，在搅拌状态下迅速加入2~5mL质量分数为l％的柠檬酸钠水溶液，继续保持沸腾状态下反应lh，然后搅拌至自然冷却到室温，得到的黄色溶液即为Ag纳米粒子；
（2）Ag@Au纳米粒子的合成
取步骤（1）制备的Ag纳米粒子40mL，在剧烈搅拌下，同时滴加1mL的5mM的盐酸羟胺和0.5mM的氯金酸溶液1mL、2mL、3mL、4mL或5mL，继续搅拌反应1h，从而得到Ag@Au纳米粒子；
（3）Pb2+的检测以及紫外吸收光谱的测定
将步骤（2）制备好的Ag@Au纳米粒子在7000r/min的条件下离心5min，再用重悬液进行重悬，并将其浓缩2倍，充分混合后分装到250μLPCR管中，每管100μL，向每管中分别加入10μL浓度为0ng/mL、1ng/mL、5ng/mL、20ng/mL、50ng/mL、80ng/mL、100ng/mL、200ng/mL的Pb2+，在室温下孵育2~4h后，将其置于8000r/min的转速下离心5min，弃掉上清，将纳米粒子用100μL超纯水进行重悬，最后用紫外分光光度计对每管进行200~800nm的全波长扫面，记录每种Pb2+浓度所对应的紫外吸收光谱的A400和A520的吸收值，并计算出A520/A400比值。
2.根据权利要求1所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，其特征在于所述的步骤（1）中l％的柠檬酸钠水溶液加入的体积为3mL。
3.根据权利要求1所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，其特征在于所述的步骤（2）中0.5mM的氯金酸溶液的加入体积为4mL。
4.根据权利要求1所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，其特征在于所述的步骤（3）中的重悬液的组成为：10mM的甘氨酸，0.2M的Na2S2O3，0.4M的2-巯基乙醇，并将溶液用NaOH调整到pH10.0。
5.根据权利要求1所述的一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法，其特征在于所述的步骤（3）中Pb2+和纳米粒子的孵育时间为2.5h。
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| CN201710747597.XA CN107677623A (zh) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | 一种基于Ag@Au纳米粒子检测铅离子的方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108827896A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-16 | 江南大学 | 一种铅离子检测方法 |
| RU2715478C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Способ определения концентрации свинца (II) в водных образцах |
| CN113376112A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-09-10 | 中南林业科技大学 | 一种检测铅离子的光学传感器及铅离子检测方法 |
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| CN106501245A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-03-15 | 中南林业科技大学 | 纳米金包银比色探针的制备方法及其检测铅离子的方法 |
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2017
- 2017-08-28 CN CN201710747597.XA patent/CN107677623A/zh active Pending
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