CN113295685A - 一种比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法及应用，所述制备方法为：将HAuCl4、Na2PdCl4和去甲肾上腺素均匀分散在乙醇溶液中得到混合液；在搅拌条件下向混合溶液中加入NaBH4，水浴条件下进行还原，然后离心、洗涤，冷冻干燥得到AuPd‑NE纳米酶。在此基础上，利用该纳米酶的催化性能建立了一种检测人血清中葡萄糖含量的新方法。在最佳条件下，该方法测定葡萄糖的检测范围为30‑250μM，检测限为10μM。本发明合成方法简单，选择性强，检测限低，实现了对葡萄糖的灵敏检测。

Description

一种比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及分析化学领域，具体涉及一种比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法及应用。
背景技术
葡萄糖在天然葡萄糖氧化酶的作用下可被分解成葡萄糖酸和过氧化氢(H2O2)，因此利用级联比色反应(葡萄糖被GOx分解成H2O2，H2O2在过氧化物酶作用下可使底物变色)可以间接测定葡萄糖的浓度。但是天然酶的制备提纯成本高，稳定性差，易被蛋白酶消化，需要更稳定且活性高的人工酶来代替。同时，由于天然酶与纳米酶的最佳活性条件常常不同，需要多步反应来实现葡萄糖的检测，费时费力。因此，开发一种高效、快速、准确检测葡萄糖的方法成为研究热点。所以需要在串联酶的基础上，建立一种无酶比色传感器，具有成本低，合成简单，省时省力，灵敏度高等优点。。
发明内容
本发针对现有技术的不足，提供一种同时具有串联酶(类过氧化物酶和类葡萄糖氧化酶)性质的AuPd-NE纳米酶的合成方法，在此基础上利用该纳米酶的双酶活性构建了一种无酶比色传感器用来检测葡萄糖。使合成简单，省时省力，制备的传感器灵敏度高。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的第一方面，提供一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将HAuCl4、Na2PdCl4和去甲肾上腺素均匀分散在乙醇溶液中得到混合液；
(2)在搅拌条件下向混合溶液中加入NaBH4，水浴条件下进行还原，然后离心、洗涤，冷冻干燥得到AuPd-NE纳米酶。
优选的，步骤(1)中，所述HAuCl4，Na2PdCl4和去甲肾上腺素的摩尔比为6:5:8。
优选的，步骤(1)中，所述去甲肾上腺素与NaBH4的摩尔比为1：11。
优选的，步骤(2)中，水浴的温度为60℃，时间为1h。
本发明的第二方面，提供上述方法制备得到的用于比色检测葡萄糖的AuPd-NE纳米酶。
本发明的第三方面，提供上述AuPd-NE纳米酶在检测葡萄糖中的应用。
本发明的第四方面，提供一种无酶比色检测葡萄糖浓度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将用于比色检测葡萄糖的AuPd-NE纳米酶分别加入到若干不同浓度的葡萄糖溶液中，在50℃下孵育4h后，加入TMB溶液；然后记录652nm处的吸光度变化，根据葡萄糖的浓度确定线性方程；
(2)将用于比色检测葡萄糖的AuPd-NE纳米酶加入到未知浓度的葡萄糖溶液中，在50℃下孵育4h后，加入TMB溶液；根据吸光度值和线性方程计算葡萄糖的浓度。
优选的，所述AuPd-NE纳米酶、葡萄糖溶液和TMB溶液的加入体积比为10:4:1。
优选的，所述线性方程为：Abs＝1.1133[Glu]+0.1143。
优选的，葡萄糖的检测范围为30-250μM，检测限为10μM。
本发明的有益效果为：
1.本发明利用合成的AuPd-NE纳米酶具有的双酶活性，提出一种串联无酶比色检测葡萄糖的方法。
2.本发明中避免了天然酶的使用，同时使用一步检测法，省时省力。通过比色检测，该方法对葡萄糖的检测范围为30-250μM，检测限为10μM，并且对果糖，麦芽糖，半乳糖，蔗糖等具有良好的抗干扰性。将其应用于人血清中血糖浓度的检测，取得了满意结果。
3.本发明的制备方法简单，成本低，检测限低，具有良好的抗干扰性和可靠性等优点，对葡萄糖的检测具有一定指导意义。
附图说明
图1为本发明制备的AuPd-NE纳米酶检测葡萄糖的原理图。
图2为本发明实施例合成的AuPd-NE纳米酶透射电镜图(TEM)。
图3为本发明实施例合成的AuPd-NE纳米酶X射线光电子能谱图(XPS)。
图4为本发明实施例提供的加入葡萄糖浓度(30-600μM)后的AuPd-NE纳米酶的吸光度变化图(A)及其在30-250μM范围内的线性关系图(B)。
图5为本发明实施例合成的AuPd-NE纳米酶检测葡萄糖的选择性对比图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或者按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
实施实例1
一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法，步骤如下：
将620μL氯金酸(HAuCl4)水溶液(30mM)，4.5mg四氯钯酸钠(Na2PdCl4)和5mg去甲肾上腺素(NE)均匀分散在30mL乙醇溶液中，在搅拌条件下，向混合溶液中加入2mL硼氢化钠(NaBH4)(150mM)，60℃水浴1h，用乙醇和去离子水各洗3次，冷冻干燥得到AuPd-NE纳米酶。
如图1所示，本发明的原理是葡萄糖在AuPd-NE纳米酶的存在下，被氧化分解成葡萄糖酸和H2O2，然后H2O2继续分解成·OH和H2O，·OH可使底物TMB变色并在652nm处有吸光度。利用AuPd-NE纳米酶的级联反应，从而实现对葡萄糖的高灵敏，高选择性的检测。
图2为上述合成的AuPd-NE纳米酶透射电镜图(TEM)。所制备的AuPd-NE纳米酶平均粒径在5nm左右，呈3D纳米线互连网络结构。
图3为上述合成的AuPd-NE纳米酶X射线光电子能谱图(XPS)。图3中显示，该纳米酶具有Au，Pd，N，C，O元素，说明成功制备了由去甲肾上腺素诱导的AuPd-NE纳米酶。
实施实例2
一种AuPd-NE纳米酶应用于人血清中的葡萄糖检测方法，步骤包括：
(1)工作曲线的绘制
400μL不同浓度的葡萄糖溶液加入到1mL的AuPd-NE纳米酶溶液中，在50℃下孵育4h后，加入100μLTMB溶液，记录652nm处吸光度的变化，并将所得的数据整理作图，获得线性关系式，线性关系为：Abs＝1.1133[Glu]+0.1143。
(2)检测人血清中的葡萄糖浓度
将血清样品1、2、3的人血清稀分别稀释20倍，取400μL人血清加入到1mL的AuPd-NE纳米酶溶液中，在50℃下孵育4h后，加入100μLTMB溶液。后记录652nm处的吸光度变化，并将吸光度强度值代入线性关系式，确定人血清中葡萄糖的浓度值，并与血糖仪所测量的血糖数据比较，所得结果见表1。
表1人血清样品中葡萄糖的检测结果
Figure BDA0003166363600000031
由表1可知，所提出的无酶比色检测葡萄糖的方法与血糖仪测量结果相比，相对标准偏差低于7％，证明所提出的检测葡萄糖的方法具有可靠性。
图4为向合成的AuPd-NE纳米酶加入不同浓度的葡萄糖的吸光度变化图。图4A表示不同浓度葡萄糖浓度的吸光度变化，可以看出，随着葡萄糖浓度的增加，652nm处的吸光度值也增加。图4B所示为检测葡萄糖浓度在30-250μM处呈现出良好的线性关系，线性关系式为Abs＝1.1133[Glu]+0.1143。
(3)选择性实验
分别取400μL浓度为5mM的蔗糖、半乳糖、麦芽糖、果糖和0.5mM的葡萄糖加入1mLAuPd-NE纳米酶溶液中，在50℃下孵育4h，后加入100μLTMB溶液，记录652nm处的吸光度变化。
图5为上述的选择性实验结果图，从左到右依次为葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖和水。在对照组的浓度比葡萄糖浓度高10倍的情况下，葡萄糖的吸光度还远远高于对照组，说明所构建的纳米酶检测系统对葡萄糖的选择性良好。
综上所述，提出了一种比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法并且可将其应用在实际样本的检测中，该方法具有较低的检测限，优异的选择性和可靠性，并且省时省力，成本低，避免了天然酶的消耗。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将HAuCl4、Na2PdCl4和去甲肾上腺素均匀分散在乙醇溶液中得到混合液；
(2)在搅拌条件下向混合溶液中加入NaBH4，水浴条件下进行还原，然后离心、洗涤，冷冻干燥得到AuPd-NE纳米酶。
2.根据权利要求1所述的一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述HAuCl4，Na2PdCl4和去甲肾上腺素的摩尔比为6:5:8。
3.根据权利要求1所述的一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述去甲肾上腺素与NaBH4的摩尔比为1：11。
4.根据权利要求1所述的一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水浴的温度为60℃，时间为1h。
5.权利要求1～4中任一项所述的一种用于比色检测葡萄糖的纳米酶的制备方法制备得到的用于比色检测葡萄糖的AuPd-NE纳米酶。
6.权利要求5所述的用于比色检测葡萄糖的纳米酶在检测葡萄糖中的应用。
7.一种无酶比色检测葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将权利要求5所述的用于比色检测葡萄糖的AuPd-NE纳米酶分别加入到若干不同浓度的葡萄糖溶液中，在50℃下孵育4h后，加入TMB溶液；然后记录652nm处的吸光度变化，根据葡萄糖的浓度确定线性方程；
(2)将权利要求5所述的用于比色检测葡萄糖的AuPd-NE纳米酶加入到未知浓度的葡萄糖溶液中，在50℃下孵育4h后，加入TMB溶液；根据吸光度值和线性方程计算葡萄糖的浓度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述AuPd-NE纳米酶、葡萄糖溶液和TMB溶液的加入体积比为10:4:1。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述线性方程为：Abs＝1.1133[Glu]+0.1143。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，葡萄糖的检测范围为30-250μM，检测限为10μM。
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