CN111157521A - 基于抗团聚的纳米金比色法及对银离子的测定 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于抗团聚原理的纳米金比色法及其对水样中银离子的含量进行测定的方法。该方法包含以下步骤：取200μL柠檬酸钠还原制备的纳米金溶液，加入200μL一定浓度的甲巯咪唑溶液，再加入400μLBR缓冲溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，将该溶液吸光度比值A 520/A 660作为A 0；再取200μL一定浓度的甲巯咪唑与200μL一定浓度的银离子溶液，加入200μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，将该溶液的吸光度比值A 520/A 660作为A 1，加入银离子之后吸光度比值的变化与银离子浓度呈线性关系，据此可以快速、灵敏、准确测定出水样中银离子的含量。本发明选择性好、灵敏度高、检测范围宽，只需紫外分光光度计测量，不需要大型仪器，操作要求低，有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及分析检测领域，具体涉及一种基于抗团聚的纳米金比色法及其对水样中银离子的检测方法。
背景技术
银离子是人体组织内的微量元素之一，具有杀菌作用，在化妆品、建筑用材、医药等行业广泛应用。银离子还是一种重金属离子，电镀、电子、感光等行业的银离子进入水体会对环境和人体造成很大的危害。目前，世界卫生组织（WHO）建议饮用水中银离子允许的最大浓度为0.1 mg/L(927 nM)，美国环境署建议水中银离子允许的最大浓度为0.05 mg/L(464 nM)。因此银离子的检测非常重要。
目前，检测银离子常见的方法有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电化学法、荧光分析法、比色法和分光光度法等。这些方法具有样品处理复杂、仪器昂贵、背景信号高、灵敏度低、耗时等特点。
纳米金比色法根据纳米金在团聚前后溶液颜色的变化，凭借肉眼就可以实现对目标物质的检测，同时还具有灵敏度高、操作简单、不需要大型仪器、可以实现现场检测等特点，广泛应用于重金属离子的检测。目前报道的纳米金比色法测定Ag+主要利用富含碱基对的DNA、酶等对纳米金进行修饰，利用纳米金团聚的原理进行测定。这种操作具有耗时长、成本高、背景信号高等特点，而且溶液中影响纳米金团聚的因素很多，造成这种方法精密度不够，准确度不高。因此，纳米金比色法检测银离子仍然面临着挑战，需要寻找一种更加灵敏更准确的方法来实现对银离子的检测。
纳米金比色法根据纳米金在团聚前后溶液颜色的变化，凭借肉眼就可以实现对目标物质的检测，同时还具有灵敏度高、操作简单、不需要大型仪器、可以实现现场检测等特点，广泛应用于重金属离子的检测。目前报道的纳米金比色法测定Ag+主要利用富含碱基对的DNA、酶等对纳米金进行修饰，利用纳米金团聚的原理进行测定。这种操作具有耗时长、成本高、背景信号高等特点，而且溶液中影响纳米金团聚的因素很多，造成这种方法精密度不够，准确度不高。因此，纳米金比色法检测银离子仍然面临着挑战，需要寻找一种更加灵敏更准确的方法来实现对银离子的检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种基于抗团聚原理的纳米金比色法测定水样中银离子的方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述问题的：一种基于抗团聚原理的纳米金比色法及对水样中银离子的测定方法包括如下步骤：
第一步：配制2 μM甲巯咪唑溶液待用，配制一系列不同浓度银离子标准溶液待用，配制0.01 M BR缓冲溶液待用；
第二步：取200 μL柠檬酸钠还原制备的纳米金溶液，加入200 μL一定浓度的甲巯咪唑溶液，再加入400 μL BR缓冲溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520nm和660 nm处的吸光度，将该溶液吸光度比值A 520/A 660作为A 0；
第三步：取200 μL一定浓度的甲巯咪唑，200 μL不同浓度的银离子标准溶液，加入200μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200 μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，计算该溶液的吸光度比值A 520/A 660作为A 1；
第四步：以加入不同浓度银离子溶液后吸光度比值的变化ΔA（ΔA=A 1-A 0）作为纵坐标，以银离子溶液的浓度为横坐标，绘制校准曲线；
第五步：取待测水样经0.22 μm 滤膜过滤，加热煮沸除去水样中的氯，冷却至室温待用，往水样中加入一定量的银离子溶液待用；
第六步：取200 μL一定浓度的甲巯咪唑，200 μL含有一定浓度的银离子溶液的水样，加入200 μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200 μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，计算吸光度比值A 520/A 660；
第七步：根据第四步的校准曲线方程，计算出水样中银离子的浓度或者含量。
进一步地上述步骤中所用BR缓冲溶液pH为7.5，具体配制用0.04 M H3PO4 -H3BO3 - HAc混合溶液100 mL，加入0.2 M NaOH调节pH为7.5。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种抗团聚原理的纳米金比色法检测银离子，往纳米金溶液中加入甲巯咪唑，甲巯咪唑使其团聚，溶液颜色从红色变成蓝色，当甲巯咪唑与银离子先混合时，银离子氧化甲巯咪唑中的巯基并与其中的氨基配位，再往其中加入纳米金溶液时，纳米金溶液团聚效果减弱，随着银离子浓度的增加，纳米金溶液由蓝色变为红色，该方法具有良好的选择性和较高的灵敏度，操作简单，不需要大型仪器，具有广阔的应用前景。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明进步一描述。
图1是本发明实施例1中的校准曲线图。
图2是本发明实施例2中的I、II、III、IV号溶液紫外可见扫描图。
图3是本发明实施例2中的I、II、III、IV号混合溶液透射电镜的透射图。
图4是本发明实施例2中的反应机理图。
图5是本发明实施例3中的选择性测试结果示意图。
具体实施方式
结合如下实施例对本发明一种基于抗团聚原理的纳米金比色法测定银离子含量的方法进行进一步说明。
需要说明的是，下列实施例中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法；所采用到的试剂、溶液等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
下列实施例中所采用的纳米金溶液制备方法如下：将2 mL 0.01%氯金酸溶液加入到50 mL水中加热搅拌，沸腾后迅速加入5.6 mL 1%的柠檬酸三钠溶液，可观察到溶液颜色由淡黄色变为紫红色，最终变为红色；停止加热，继续搅拌至室温，将该溶液装入棕色瓶，放入冰箱中(4 ℃)保存待用，得到的纳米金溶液浓度为2.5 nM，粒径为10 nm左右。
实施例1本发明一种基于抗团聚原理的纳米金比色法及对银离子的测定的具体操作
（1）校准曲线的制备：
a、用去离子水配制浓度分别为1 nM、3 nM、5 nM、7 nM、9 nM的银离子溶液待用；用去离子水配制2 μM甲巯咪唑溶液待用；配制pH为7.5的BR缓冲溶液待用；
b、取200 μL纳米金溶液，加入200 μL2 μM的甲巯咪唑溶液，再加入400 μL pH为7.5的BR缓冲溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，将该溶液吸光度比值A 520/A 660作为A 0；
c、取200 μL 2 μM的甲巯咪唑，200 μL不同浓度的银离子标准溶液，加入200 μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200 μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，将该溶液的吸光度比值A 520/A 660作为A 1；
d、以加入不同浓度银离子溶液后吸光度比值的变化ΔA（ΔA=A 1-A 0）作为纵坐标，以银离子溶液的浓度为横坐标，绘制校准曲线（如图1所示）；
（2）水样中银离子含量的测定：
e、取待测水样经0.22 μm 滤膜过滤，加热煮沸除去水样中的氯，冷却至室温待用，往水样中加入一定量的银离子溶液标准待用；
f、取200 μL一定浓度的甲巯咪唑，加入200 μL含有一定浓度的银离子溶液的水样，再加入200 μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200 μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度；
g、计算吸光度比值A520/A660，根据校准曲线方程，计算出水样中银离子的浓度或者含量。
实施例2本发明的可行性分析
为了验证本发明是基于抗团聚原理的纳米金比色法测定银离子，申请人进行了如下试验。
取 200 μL 纳米金加入 600μL BR缓冲溶液作为I号溶；取200 μL 纳米金加入200 μL 1 nM银离子溶液，再加入 400 μL BR缓冲溶液作为II号溶液，孵育5分钟；取200 μL纳米金溶液，加入200 μL 2 μM甲巯咪唑和400 μL BR缓冲溶液作为III号溶液，孵育5分钟；取200 μL 2 μM甲巯咪唑，加入 200 μL 1 nM的银离子溶液和200 μL BR缓冲溶液孵育10分钟，再加入 200 μL纳米金作为IV号溶液，孵育5分钟；取I号、II号、III号、IV号溶液进行紫外可见光谱扫描，扫描结果如图2；由图2可知，I号、II号溶液紫外吸收光谱没有明显变化，说明纳米金和银离子溶液没有相互作用，I号、III号溶液紫外吸收光谱发生明显变化，纳米金在520 nm处的吸收峰降低，在660 nm处形成新的吸收峰，说明甲巯咪唑使纳米金团聚，III号溶液与IV号溶液紫外吸收光谱相比，纳米金在520 nm处吸收峰升高，660 nm处吸收峰降低，说明银离子对纳米金-甲巯咪唑体系起抗团聚作用；同时将I、II、III、IV号溶液在投射电镜下进行扫描，扫描结果如图3；对比图2、图3结果可知，III号与I号、II号和IV号溶液在电镜下的扫描结果有明显区别；反应机理如图4所示，银离子氧化甲巯咪唑的巯基并与氨基进行强烈配位，阻止甲巯咪唑与纳米金的反应。
因此，结合图1、图2、图3和图4可知，本发明是基于抗团聚原理的纳米金比色法测定银离子，采用该方法可以进行银离子的检测。
实施例3本发明的选择性分析
通过实验考察了Ca2+、Cd2+、Cu2+、Fe2+、K+、Mg2+、Mn2+、Al3+、Ni2+、 Pb2+、Zn2+、Hg2+、Ag+分别对本方法（实施例1的具体操作）即体系的响应，从而考察本方法对Ag+的选择性。实验中，Ag+浓度为5 nM， Pb2+、Cu2+、Hg2+浓度为50 nM，其他各离子浓度为100 nM，其他实验条件相同，实验结果如图5所示，相比于其他金属离子A 520/A 660的比值，Ag+显示出显著高的吸光度比值，说明本方法对银离子有很好的选择性。
实施例4采用本方法进行水样中银离子含量的测定
为了验证本方法实际应用的可靠性，对信阳学院湖水和自来水分别采样（各采3个样，分别为自来水1、自来水2、自来水3、湖水1、湖水2、湖水3），然后采用本发明的方法即实施例1进行水样中银离子含量的测定，采用标准加入法测定回收率，实验结果如表1所示。
表1水样中银离子测定结果
经表1的实验结果表明，本发明具有很好的精密度和准确度，回收率在98.33%~102.8%之间，RSD在1.2%~2.4%之间，本发明分析时间短，操作简单，可以用于水样中银离子的快速测定。
以上描述和显示了本发明的主要原理、主要特征和本发明的优点，本发明操作简单、快速、选择性好，只需要成本较低的有机小分子作为纳米金比色探针的构成，具有广阔的应用前景。
Claims (3)
1.一种基于抗团聚原理的纳米金比色法及对银离子的测定，其特征在于以下步骤：
第一步：配制2 μM甲巯咪唑溶液待用，配制一系列不同浓度银离子标准溶液待用，配制0.01M BR缓冲溶液待用；
第二步：取200 μL柠檬酸钠还原制备的纳米金溶液，加入200 μL一定浓度的甲巯咪唑溶液，再加入400 μL BR缓冲溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520nm和660 nm处的吸光度，将该溶液吸光度比值A 520/A 660作为A 0；
第三步：取200 μL一定浓度的甲巯咪唑，200 μL不同浓度的银离子标准溶液，加入200μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200 μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，将该溶液的吸光度比值A 520/A 660作为A 1；
第四步：以加入不同浓度银离子后溶液吸光度比值的变化ΔA（ΔA=A 1-A 0）作为纵坐标，以银离子溶液的浓度为横坐标，绘制校准曲线；
第五步：取待测水样经0.22 μm 滤膜过滤，加热煮沸除去水样中的氯，冷却至室温待用；
第六步：取200 μL一定浓度的甲巯咪唑，200 μL含有一定浓度的银离子溶液的水样，加入200 μL BR缓冲溶液，摇匀孵育10分钟，然后加入200 μL纳米金溶液，摇匀孵育5分钟，进行紫外可见光谱扫描，测定溶液在520 nm和660 nm处的吸光度，计算出吸光度比值A 520/A 660；
第七步：根据第四步的校准曲线方程，计算出水样中银离子的浓度或者含量。
2.根据权利要求1所述，一种基于抗团聚原理的纳米金比色法及对银离子的测定，其特征在于甲巯咪唑先与银离子溶液孵育10分钟，再与纳米金溶液混合，孵育5分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述体系中纳米金溶液为13 nm左右的2.5nM的纳米金，甲巯咪唑溶液浓度为2 μM，银离子浓度为1 nM~9 nM，BR缓冲溶液的pH值为7.5。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Mao Lihui Inventor after: Wang Qianqian Inventor after: Huang Yanwei Inventor after: Liu Renzhi Inventor after: Yang Xiaojian Inventor after: Wang Daxiang Inventor after: Luo Yuhao Inventor before: Mao Lihui Inventor before: Wang Qianqian Inventor before: Liu Renzhi Inventor before: Yang Xiaojian Inventor before: Wang Daxiang Inventor before: Luo Yuhao |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |