專利名稱：基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針比色測(cè)定汞離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汞離子濃度的檢測(cè)分析方法，具體地，是一種基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針簡(jiǎn)單、快速測(cè)定汞離子的方法。
背景技術(shù)：
汞是一種劇毒、不能生物降解的重金屬離子。它不僅造成環(huán)境的不可逆污染，還導(dǎo)致一系列與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病，因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飲用水、土壤、食品以及生物樣品中汞離子濃度，對(duì)于保護(hù)環(huán)境和公眾健康是極為重要的。目前，檢測(cè)汞離子的儀器方法包括冷原子吸收光譜法、冷原子熒光光譜法以及ICP-MS等(Hight，et al. Food Chem. 2005，91，557 ； Roulet, et al. Sci. Total Environ. 2000,26,143 ；ffuillouda, et al. Spectrochim. Acta Part B 2004，59，755.)。但這些方法需要貴重的儀器，復(fù)雜耗時(shí)的樣品處理，不適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。近年來，基于金膠納米顆粒的比色傳感方法用于重金屬污染的快速檢測(cè)引起人們的關(guān)注。該方法具有成本低廉，不需要大型檢測(cè)儀器，易攜帶，能用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。該比色方法利用金膠納米顆粒的獨(dú)特的光學(xué)特性顆粒分散時(shí)溶液呈現(xiàn)酒紅色，而聚集時(shí)溶液呈藍(lán)灰色或紫紅色來傳感分子識(shí)別事件。目前，以DNA(Lee，et al. Angew. Chem. , Int. Ed. 2007,46,4093-4096 ；Li, et al.Angew. Chem. , Int.Ed.2008,47,3927-3931 ；Liu, et al. Chem. Commun. 2008,2242-2244 ；Wang, et al. Gold Bull. 2008，41，37-41.)或巰基丙酸 (Huang, et al. Chem. Commun. 2007,1215-1217)為識(shí)別元件的基于金膠納米顆粒的比色傳感器已被報(bào)道，但是這些傳感器存在操作繁瑣，耗時(shí)長，選擇性差等缺點(diǎn)。為克服上述缺點(diǎn)， 本發(fā)明以環(huán)境友好而且具有嗜汞性的三聚硫氰酸為識(shí)別元件來制備金膠納米探針，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、快速比色檢測(cè)水溶液中的汞離子。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明人研究后發(fā)現(xiàn)，三聚硫氰酸中的巰基能夠與汞離子結(jié)合形成硫化物，該硫化物比其他金屬離子與三聚硫氰酸形成的硫化物更穩(wěn)定，從而排除大多數(shù)金屬離子的干擾。因此，本發(fā)明的目的在于發(fā)展一種簡(jiǎn)便、快速的基于金膠納米探針的直接比色檢測(cè)水溶液中汞離子的方法，其采用三聚硫氰酸作為汞離子的識(shí)別元件，利用三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針，比色檢測(cè)水溶液中的汞離子。其中，所述的三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的制備方法是利用配體交換反應(yīng)，通過“Au-S”共價(jià)鍵將三聚硫氰酸固定在金膠納米顆粒表面。本發(fā)明包括如下步驟①將三聚硫氰酸與金膠納米顆粒溶液培育過夜，離心洗滌后，制備得到三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針，將其溶解于硼酸緩沖液，4°C保存；
②在上述制備的三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的硼酸緩沖液中，滴加入待測(cè)溶液，搖勻；用紫外可見分光光度計(jì)在400 800nm波長范圍內(nèi)掃描，分別記錄520nm、600nm 處的吸光度，根據(jù)A600/A520來計(jì)算待測(cè)溶液中的汞離子濃度。所述汞離子濃度根據(jù)A6Q(1/A52Q來計(jì)算，其中A52Q、A_分別表示波長為520nm、600_ 的紫外可見光的吸光度。所述汞離子濃度的測(cè)定限為50nM(S/N = 3)。使用本發(fā)明測(cè)定汞離子的方法時(shí)，當(dāng)三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的硼酸緩沖液溶液中沒有汞離子存在時(shí)，三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針以穩(wěn)定的分散狀態(tài)存在，溶液顏色為酒紅色；當(dāng)三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的硼酸緩沖液溶液中存在汞離子時(shí)， 三聚硫氰酸中的巰基與汞離子發(fā)生反應(yīng)，形成汞的硫化物的同時(shí)，并導(dǎo)致金膠納米顆粒的快速聚集，溶液的顏色也由酒紅色變?yōu)樗{(lán)灰色。其原理可見圖1加入ΙΟμΜ Hg2+前后溶液測(cè)得的紫外可見吸收光譜圖和圖2加入10 μ M Hg2+前后透射電鏡圖的比較。金膠納米顆粒的聚集程度以及溶液顏色變化程度與溶液中的汞離子的濃度有關(guān)，由此可計(jì)算出待測(cè)水溶液中的汞離子濃度。本發(fā)明可通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)1、三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的制備采用文獻(xiàn)報(bào)道的標(biāo)準(zhǔn)方法制備一定直徑的金膠納米顆粒；將一定量的三聚硫氰酸與上述制備的金膠納米顆粒溶液混合培育過夜，離心洗滌數(shù)次后，溶解于一定PH的硼酸緩沖液并4°C保存待用。2、將汞離子濃度待測(cè)溶液滴加到上述制備的三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的硼酸緩沖液中，搖勻；用紫外可見分光光度計(jì)在400 SOOnm波長范圍內(nèi)掃描，分別記錄 520nm,600nm處的吸光度，根據(jù)A6(1(1/A52(1來計(jì)算待測(cè)溶液中的汞離子濃度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.采用環(huán)境友好的三聚硫氰酸作為檢測(cè)探針，特異性好，不會(huì)造成對(duì)環(huán)境的二次污染。2.采用比色檢測(cè)，具有靈敏、選擇性好；所需儀器簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，適用于野外等簡(jiǎn)陋場(chǎng)合使用。3.該方法操作簡(jiǎn)便、成本低廉、測(cè)定快速、具有與熒光檢測(cè)相當(dāng)?shù)臋z測(cè)靈敏度。


圖1是加入ΙΟμΜ Hg2+前后溶液測(cè)得的紫外可見吸收光譜圖的比較，其中，a是加入10 μ MHg2+之前的紫外可見吸收光譜曲線；b是加入10 μ M Hg2+之后的紫外可見吸收光譜曲線。圖2(C)是加入ΙΟμΜ Hg2+之前的溶液透射電鏡圖。圖2(D)是加入ΙΟμΜ Hg2+之后的溶液透射電鏡圖。圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中制備的金膠納米顆粒的透射電鏡圖。圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中繪制的Α_/Α52(ι與汞離子濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的測(cè)定汞離子的方法以三聚硫氰酸特異性汞離子探針，選擇性好、靈敏、簡(jiǎn)便、快速比色測(cè)定水溶液中汞離子。以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的比色測(cè)定汞離子濃度的方法，但本發(fā)明不受以下實(shí)施方式的限制，凡基于本發(fā)明做出的都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的方法①三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的制備參照文獻(xiàn)[K. G. Grabar, R. G. Freeman, Μ. B. Hommer, Μ. J. Natan, Anal. Chem. 1995，67，735]報(bào)道的方法，制備金膠納米顆粒(13. 1 士0. 5nm)；將150nM三聚硫氰酸與3nM上述制備的金膠納米顆?；旌先芤涸谑覝貤l件下攪拌，培育12小時(shí)，離心洗滌兩次后，溶解于pH= 5. O的硼酸緩沖液并4°C保存待用。圖3是制備得到的金膠納米顆粒的投射電鏡圖。②將汞離子濃度待測(cè)溶液滴加到上述制備的三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的硼酸緩沖液中，搖勻；用紫外可見分光光度計(jì)在400 SOOnm波長范圍內(nèi)掃描，分別記錄 520nm、600nm處的吸光度，根據(jù)A6ticiA5^1來計(jì)算樣品中的汞離子濃度。本發(fā)明方法的汞離子濃度的檢測(cè)限為50nM(S/N = 3)。圖4是A6(l(l/A52(l與汞離子濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖。實(shí)施例1 河水水樣中汞離子的測(cè)定150nM三聚硫氰酸(購自sigma公司)和3nM金膠納米顆粒(13. 1 士0. 5nm)的混合溶液于磁力攪拌器上室溫?cái)嚢?，配體交換反應(yīng)12h。過量的三聚硫氰酸通過離心(IOOOOr/ min,20min)除去，然后用三次蒸餾水洗滌一次，離心條件同上，最后分散在IOmM pH = 5. 0 的硼酸緩沖液中，即制備出三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針(TCA-AuNPs)，4°C保存在備用。采用上海麗娃河水作為實(shí)際樣品，用活性炭先將河水去色，然后過濾；河水再經(jīng) 0. 22 μ m膜過濾后，再以16000轉(zhuǎn)/min離心15min，取上清液作為用作待測(cè)水樣。在含有TCA-AuNPs的硼酸緩沖溶液中加入20 μ L的待測(cè)水樣，反應(yīng)^iiin后，用紫外可見分光光度計(jì)在400-800nm范圍掃描檢測(cè)。加入待測(cè)水樣后，含有TCA-AuNPs的硼酸緩沖溶液的顏色由酒紅色變?yōu)闇\紅色，其A_/A52(i = 0. 251，從圖4的標(biāo)準(zhǔn)曲線即可獲得待測(cè)水樣中汞離子的含量為:M7nM。
權(quán)利要求
1.一種基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針比色測(cè)定汞離子濃度的方法，其特征在于，采用三聚硫氰酸作為汞離子的識(shí)別元件，利用三聚硫氰酸修飾的金膠納米為探針實(shí)現(xiàn)比色檢測(cè)水溶液中的汞離子含量。
2.如權(quán)利要求1所述的基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針比色測(cè)定汞離子濃度的方法，其特征在于，所述的三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的制備方法是利用配體交換反應(yīng)，通過“Au-S”共價(jià)鍵將三聚硫氰酸固定在金膠納米顆粒表面。
3.如權(quán)利要求1所述的基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針比色測(cè)定汞離子濃度的方法，其特征在于，包括如下步驟①將三聚硫氰酸與金膠納米顆粒溶液培育過夜，經(jīng)離心洗滌后，得到三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針，將其溶解于硼酸緩沖液，4°C保存；②在以上制備的三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針的硼酸緩沖液中，滴加入待測(cè)溶液， 搖勻；阿用紫外可見分光光度計(jì)在400 800nm波長范圍內(nèi)掃描，分別記錄520nm、600nm處的吸光度，根據(jù)A6ticiA52tl來計(jì)算待測(cè)溶液中的汞離子濃度。
4.如權(quán)利要求3所述的基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針比色測(cè)定汞離子濃度的方法，其特征在于，所述汞離子濃度的測(cè)定限為50nM(S/N = 3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于三聚硫氰酸修飾的金膠納米探針簡(jiǎn)單、快速測(cè)定汞離子的方法，其特征在于，采用三聚硫氰酸作為汞離子的識(shí)別元件，利用三聚硫氰酸修飾的金膠納米為探針實(shí)現(xiàn)比色檢測(cè)水溶液中的汞離子含量。使用本發(fā)明的測(cè)定汞離子的方法不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，對(duì)汞離子選擇性好，能夠排除大多數(shù)金屬離子的干擾；且所需儀器簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，適用于野外等簡(jiǎn)陋場(chǎng)合使用。
文檔編號(hào)G01N21/78GK102374988SQ201010257258
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者何品剛, 吳繼魁, 張小燕, 王琪, 程圭芳 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)