CN109520946A

CN109520946A - 基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子测定方法

Info

Publication number: CN109520946A
Application number: CN201811397195.2A
Authority: CN
Inventors: 邓豪华; 陈伟; 何少斌; 罗邦悦; 彭花萍
Original assignee: Fujian Medical University
Current assignee: Fujian Medical University
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2019-03-26
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: CN109520946B

Abstract

本发明公开一种基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子测定方法。利用纳米金与亚铈离子相互作用后其模拟过氧化物酶活性的变化，通过纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺盐酸盐显色，从而表现出溶液颜色和紫外吸收光谱特征的变化。吸光度值测定的线性范围为10~160 nmol/L，检测限为2.2 nmol/L。本方法可潜在应用于环境体系中亚铈离子含量的测定。

Description

基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子测定方法

技术领域

本发明涉及以纳米金为模拟过氧化物酶的亚铈离子快速含量测定方法，属于分析化学和纳米技术领域。

背景技术

铈（Ce）作为含量最为丰富的镧系元素，近百年来在工业、农业、林业和畜牧业中得到了广泛的应用。在生物体内，铈会影响血液、免疫系统、皮肤、骨组织、肝脏、心脏和中枢神经系统的功能。铈可随空气吸入肺中，从而引起肺栓塞及肝脏功能紊乱。因此，建立快速、灵敏、选择性测定铈的方法具有重要的现实意义。目前，X射线荧光法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法、电感耦合等离子体-质谱法、中子活化分析法和离子选择电极等技术已被成功应用于铈的检测。然而，这些方法由于需要复杂的样品预处理过程，相对费时；此外，这些分析技术需要昂贵和先进的检测仪器，并由受过专业训练的人员操作，因此难以广泛应用。

可提供肉眼识别信号的比色法检测，具有简单，快速，适用于实时和现场检测等优点。基于纳米金的色度传感器近年来得到了广泛关注，其中的大部分均是基于纳米金聚集或聚集再分散过程中的等离子体耦合而产生的颜色变化。但此种方法灵敏度不佳，并且易受到环境因素的干扰，在一定程度上限制了它们的应用。近年来，基于纳米金模拟过氧化物酶活性的比色法的构建引起了人们越来越多的关注。通过此方法，已成功实现蛋白质、DNA、金属离子和小分子等的测定。

本发明利用纳米金与亚铈离子（Ce³⁺）相互作用后其模拟过氧化物酶活性的变化，通过纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色，提供了一种快速、简便、灵敏的Ce³⁺检测新方法。

发明内容

本发明的目的是利用纳米金与Ce³⁺相互作用后其模拟过氧化物酶活性的变化，通过纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色，提供了一种快速、简便、灵敏的Ce³⁺检测新方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是利用纳米金与亚铈离子相互作用后其模拟过氧化物酶活性的变化，通过纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色，根据溶液颜色和/或紫外吸收光谱特征的变化，来测定亚铈离子浓度。

所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是利用紫外吸收光谱的吸光度值A₆₅₂以判断亚铈离子的浓度。

所使用的纳米金采用硼氢化钠还原氯金酸的方法制备：将500 μL浓度为 0.1 g/L氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液，反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌而形成纳米金。

所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是将纳米金溶液和含不同浓度亚铈离子的溶液混合，混匀，再在混合溶液中依次加入醋酸盐缓冲溶液、过氧化氢溶液和3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐溶液，混合后温浴反应一段时间，反应结束后测定溶液在652 nm处的吸光度值；随着Ce³⁺浓度的增大，ΔA值逐渐增大，所述的ΔA值为实验组A_t减去空白对照组A₀，在10~160 nmoL/L 范围内ΔA₆₅₂与Ce³⁺浓度呈线性关系，检测限为2.2 nmol/L。

所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是纳米金溶液、含不同浓度亚铈离子的溶液、醋酸盐缓冲溶液、过氧化氢溶液和3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐溶液的体积比为1：4：13：1：1，反应总体积为1 mL。

所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是所使用过氧化氢溶液浓度为0.25 moL/L。

所使用3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐溶液浓度为0.4 mmoL/L。

所使用温浴温度为25℃，反应时间为10分钟。

具体地说，本发明采用下述技术方案：

（一）纳米金的制备：

以下过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。纳米金的制备：首先，500 μL 浓度为0.1 g/L 氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液（加入时间控制在5分钟内），反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌1小时。所得的纳米金溶液置于4 ℃冰箱保存，能保持至少两个月的相对稳定。

（二）Ce³⁺的测定

0.2 mL Ce³⁺样品溶液中加入0.05 mL步骤（一）制备的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL浓度为5 moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟，目视观察颜色的变化或测定652 nm波长处的吸光度值（A₆₅₂）。根据溶液颜色与比色标准系列比较或通过吸光度值标准曲线进行定量。

本发明的优点：

（1）本发明利用纳米金与Ce³⁺相互作用后其模拟过氧化物酶活性的变化，通过纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色，从而表现出溶液颜色和紫外吸收光谱特征的变化，可以直接用于Ce³⁺的含量检测。

（2）本方法所使用的纳米金直接由硼氢化钠还原氯金酸得到，无需进行进一步的修饰，制备过程简单快速。同时纳米金用量少，检测成本低。

（3）本发明的选择性良好，其他稀土离子、阳离子和阴离子均不会对测定产生干扰。

（4）本发明的检测灵敏度高，分光光度法测定的检测限为2.2 nmoL/L。

附图说明

图1为与Ce³⁺作用前后，纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色的溶液外观图。A：纳米金；B：纳米金 + Ce³⁺。

图2为与Ce³⁺作用前后，纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色的紫外吸收光谱图。A：纳米金；B：纳米金 + Ce³⁺。

图3为pH值对显色体系吸光度的影响图。

图4为温度对显色体系吸光度的影响图。

图5为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐浓度对显色体系吸光度的影响图。

图6为过氧化氢浓度对显色体系吸光度的影响图。

图7为反应时间对显色体系吸光度的影响图。

图8为Ce³⁺离子的标准曲线图。

图9为稀土离子干扰实验。1-16依次为Ce³⁺，Ce⁴⁺， Yb³⁺，La³⁺，Tb³⁺，Gd³⁺，Nd³⁺，Tm³⁺，Lu³⁺，Eu³⁺，Sm³⁺，Ho^{3 +}，Dy³⁺，Pr³⁺，Er³⁺，Lu³⁺。以上所有离子浓度均为200 nmoL/L。

图10为阳离子干扰实验。0-21依次为Ce³⁺，Sn²⁺，Bi³⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Ag⁺，Zn²⁺，Fe³⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，NH₄ ⁺，Pb²⁺，Co²⁺，Ba²⁺，Ni²⁺，Al³⁺，Cd²⁺，Hg²⁺，Ca²⁺。以上所有离子浓度均为200nmoL/L。

图11为阴离子干扰实验。0-23依次为Ce³⁺，S₂O₃ ^2-，OAc^-，BrO₃ ^-，EDTA^2-，ClO₄ ^-，NO₂ ^-，C₄O₆H₄ ^2-，HCO₃ ^-，SO₃ ^2-，Cr₂O₇ ^2-，HPO₄ ^2-，S₂O₈ ^2-，Mo₂O₇ ^2-，F^-，CO₃ ^2-，IO₃ ^-，I^-，MnO₄ ^-，SCN^-，B₄O₇ ^2-，IO₄ ^-，S^2-。以上所有离子浓度均为200 nmoL/L。

具体实施方式

实施例1：

500 μL浓度为0.1 g/L 氯金酸水溶液用39.5 ml的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8 ml浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液（加入时间控制在5分钟内），反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌1小时。所得的纳米金溶液置于4 ℃保存，纳米金能保持至少两个月、相对稳定。以上过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。

实施例2：

0.2 mL浓度为1 μmoL/L的 Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L）、0.05 mL浓度为5moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟。设置不加Ce³⁺空白对照组。由图1可知，加入Ce³⁺后，催化反应体系溶液颜色显著加深（图中A：纳米金；B：纳米金 + Ce³⁺）。

实施例3：

0.2 mL浓度为1 μmoL/L的 Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L）、0.05 mL浓度为5moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟。设置不加Ce³⁺空白对照组。由图2可知，加入Ce³⁺后，催化反应液在652 nm处的吸光度值（A₆₅₂）显著增加（图中A：纳米金；B：纳米金 + Ce³⁺）。

实施例4：

0.2 mL浓度为1 μmoL/L的 Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL不同pH值的醋酸盐缓冲溶液（pH 3~8，100 mmoL/L）、0.05mL浓度为5 moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟，结束后测定反应液在652 nm处的吸光度值。每个pH下分别设置不加Ce³⁺空白对照组。如图3所示，Ce³⁺对纳米金模拟过氧化酶活性的增强所导致的ΔA（实验组A_t减去空白对照组A₀）在pH=5时达到最大。

实施例5：

0.2 mL浓度为1 μmoL/L的 Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL浓度为5moL/L的过氧化氢、0.05 ml浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后15~45℃温浴10分钟，结束后测定反应液在652 nm处的吸光度值。每个温度下分别设置不加Ce³⁺空白对照组。如图4所示，Ce³⁺对纳米金模拟过氧化酶活性的增强所导致的ΔA（实验组A_t减去空白对照组A₀）在温度为15~25℃时达到最大。

实施例6：

0.2 mL浓度为1 μmoL/L的 Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL浓度为5moL/L的过氧化氢、0.05 mL不同浓度的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟，结束后测定反应液在652 nm处的吸光度值。每个不同3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐浓度下分别设置不加Ce³⁺空白对照组。如图5所示，Ce³⁺对纳米金模拟过氧化酶活性的增强所导致的ΔA（实验组A_t减去空白对照组A₀）在3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐浓度为0.4 mmoL/L时达到最大。

实施例7：

0.2 mL浓度为1 μmoL/L的 Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL不同浓度的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟，结束后测定反应液在652 nm处的吸光度值。每个不同过氧化氢浓度下分别设置不加Ce³⁺空白对照组。如图6所示，Ce³⁺对纳米金模拟过氧化酶活性的增强所导致的ΔA（实验组A_t减去空白对照组A₀）在过氧化氢浓度为0.25 mmoL/L时达到最大。

实施例8：

0.2 mL 浓度为1 μmoL/L的Ce³⁺溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL浓度为5moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴0.5~15分钟，结束后测定反应液在652 nm处的吸光度值。每个时间下分别设置不加Ce³⁺空白对照组。如图7所示，Ce³⁺对纳米金模拟过氧化酶活性的增强所导致的ΔA（实验组A_t减去空白对照组A₀）在反应时间为10分钟后变化缓慢。

实施例9：

0.2 mL不同浓度的Ce³⁺样品溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL浓度为5moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟，结束后测定反应液在652 nm处的吸光度值。如图8所示，随着Ce³⁺浓度的增大，ΔA值（实验组A_t减去空白对照组A₀）逐渐增大，在10~160 nmoL/L 范围内ΔA₆₅₂与Ce³⁺浓度呈线性关系，检测限为2.2 nmol/L。

实施例10：

0.2 mL含不同干扰离子的溶液中加入0.05 mL实施例1制得的纳米金溶液，混匀，再在混合溶液中依次加入0.65 mL醋酸盐缓冲溶液（pH=5，100 mmoL/L），0.05 mL浓度为5 moL/L的过氧化氢、0.05 mL浓度为8 mmoL/L的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐，混合后25℃温浴10分钟。设置不加干扰离子空白对照组。如图所示，所选择的稀土离子（图9）、阳离子（图10）和阴离子（图11）均不会产生明显信号变化，表明本方法抗干扰能力强。

Claims

1.一种基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是利用纳米金与亚铈离子相互作用后其模拟过氧化物酶活性的变化，通过纳米金催化过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色，根据溶液颜色和/或紫外吸收光谱特征的变化，来测定亚铈离子浓度。

2.根据权利要求1所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是利用紫外吸收光谱的吸光度值A₆₅₂以判断亚铈离子的浓度。

3.根据权利要求1或2所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是所使用的纳米金采用硼氢化钠还原氯金酸的方法制备：将500 μL浓度为 0.1 g/L氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液，反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌而形成纳米金。

4.根据权利要求1或2所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是将纳米金溶液和含不同浓度亚铈离子的溶液混合，混匀，再在混合溶液中依次加入醋酸盐缓冲溶液、过氧化氢溶液和3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐溶液，混合后温浴反应一段时间，反应结束后测定溶液在652 nm处的吸光度值；随着Ce³⁺浓度的增大，ΔA值逐渐增大，所述的ΔA值为实验组A_t减去空白对照组A₀，在10~160 nmoL/L 范围内ΔA₆₅₂与Ce³⁺浓度呈线性关系，检测限为2.2 nmol/L。

5.根据权利要求4所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是纳米金溶液、含不同浓度亚铈离子的溶液、醋酸盐缓冲溶液、过氧化氢溶液和3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐溶液的体积比为1：4：13：1：1，反应总体积为1 mL。

6.根据权利要求4所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是所使用过氧化氢溶液浓度为0.25 moL/L。

7.根据权利要求4所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是所使用3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐溶液浓度为0.4 mmoL/L。

8.根据权利要求4所述的基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子快速测定方法，其特征是所使用温浴温度为25℃，反应时间为10分钟。