基于纳米金表面等离子体的高灵敏过氧化氢光学检测方法
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金纳米粒子催化鲁米诺化学发光(一):过氧化氢体系2016-08-26 13:23来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部基于金纳米粒子化学发光示意图最早发现的液相纳米化学发光体系是纳米金催化的鲁米诺-过氧化氢化学发光体系。
Zhang等研究了不同粒径大小的金纳米粒子对其催化作用的影响,发现38 nm金纳米粒子具有最强的催化作用,并且提出了化学发光机理。
H2O2的O-O键在纳米金的催化作用下可能断裂,从而在纳米金表面生成两个HO·自由基,并且所生成的HO•自由基能够与纳米金之间发生部分电子转移而相对稳定。
在此基础上,HO•自由基进一步与碱性溶液中的鲁米诺阴离子以及过氧化氢阴离子发生反应,大大提高了鲁米诺自由基(L•- )以及超氧基阴离子自由基(O2•-)的生成速率。
纳米金表面生成的L•-和O2•-之间可以在纳米金的催化作用下进一步发生电子转移反应,生成关键的过氧化物中间体,最终分解生成3-氨基邻苯二甲酸根离子并产生化学发光。
总之,纳米金对体系中自由基的生成以及自由基之间电子转移反应的催化作用导致了体系化学发光信号的大大增强。
基于该化学发光体系,该研究建立的流动注射化学发光法( FI-CL)测定含有OH,NH2或者SH基团的多种有机物,该方法的检测限达到了10-9-10-10mol/L。
该研究首次将金纳米粒子用于化学发光反应,不但拓展了化学发光催化剂的种类,而且为金纳米粒子作为标记的分析物提供了化学发光检测方法。
此后,纳米金催化的鲁米诺-过氧化氢化学发光体系被广泛应用到了实际样品分析中。
Wang等基于纳米金催化的鲁米诺-过氧化氢化学发光体系,建立了一种新颖、快速测定人尿液中喹诺酮类衍生物的化学发光法,人尿液中的诺氟沙星、环丙沙星、洛美沙星、氟罗沙星、氧氟沙星和左氧沙星的检测限分别为3.2、9.5、7.0、9.0、8.0和8.0 ng/mL。
Lan等建立了一种化学发光流式传感器,测定人血液中的葡萄糖。
金纳米棒光学探针应用于过氧化氢检测及多酚化合物的抗氧化活性的评价骆健俊;郭颜杰;唐艳娟;张璐;王锦慧;杨培慧【摘要】以金纳米棒为荧光探针,基于H2O2对金纳米棒的氧化作用,导致金纳米棒的荧光光谱发生变化,建立一种对H2O2检测以及评价多酚化合物抗氧化能力的新方法.采用透射电镜(TEM)和局域表面等离子共振(LSPR)光谱对金纳米棒进行表征.在最佳实验条件下,H2O2氧化金纳米棒使其719 nm处的荧光峰下降,且H2O2浓度在2.0×10-6~3.5×10-5 mol/L范围内与荧光强度呈线性关系,检出限为8.0×10-7 mol/L(S/N=3).进一步在该体系中加入多酚化合物,利用其具有清除活性氧的能力,可使金纳米棒的荧光信号的恢复,从而评价化合物的抗氧化能力.以芒果苷(MGF)、白藜芦醇(RSV)、瑞香素(DAP)研究此体系对活性氧的清除作用,抗氧化能力依次为:MGF>RSV>DAP,此结果与DPPH法的检测结果相符.【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2013(041)009【总页数】5页(P1413-1417)【关键词】金纳米棒;荧光;过氧化氢;多酚化合物;抗氧化【作者】骆健俊;郭颜杰;唐艳娟;张璐;王锦慧;杨培慧【作者单位】暨南大学化学系,广州510632;暨南大学化学系,广州510632;暨南大学化学系,广州510632;暨南大学化学系,广州510632;暨南大学化学系,广州510632;暨南大学化学系,广州510632;暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室,广州510632【正文语种】中文1 引言金纳米棒具有独特的光学性质,其可调的表面等离子共振(LSPR)特性使其在材料学、生物医学、疾病诊断和治疗、分析应用等领域得到广泛应用[1,2]。
如利用其LSPR性质来进行有机小分子的检测[3]、抗体抗原的免疫分析[4]、肿瘤标记物的检测[5]等。
专利名称:一种快速检测过氧化氢含量的方法专利类型:发明专利
发明人:李剑锋,温宝英
申请号:CN201911174672.3
申请日:20191126
公开号:CN110779907A
公开日:
20200211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种用于快速检测过氧化氢含量的SERS芯片,所述SERS芯片包括基底以及滴加于所述基底上的增强纳米粒子,所述基底上修饰有苯硼酸类分子,所述增强纳米粒子包括金纳米粒子以及包裹于所述金纳米粒子表面的惰性壳层。
本发明还提供了一种利用所述SERS芯片快速检测过氧化氢含量的方法,包括将含有过氧化氢代谢产物的溶液滴在所述SERS芯片上,进行拉曼光谱测试,得到过氧化氢与苯硼酸类分子反应后的拉曼图谱,与标准曲线对照,从而计算出过氧化氢的含量。
本发明的检测方法具有前处理简单、快速、高效、特异性强的优点。
申请人:启东科赛尔纳米科技有限公司
地址:226200 江苏省南通市启东市经济开发区林洋路500号
国籍:CN
代理机构:苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:郭磊
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金属纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器的研究进展文章主要介绍金属纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器。
无酶法克服了介质、pH、温度、时间等因素对酶的活性以及灵敏度的影响。
标签:H2O2;无酶;传感器;检测1 概述过氧化氢(H2O2)被广泛应用于化工、印染、食品等行业。
H2O2也是生物体系中一种重要的物质,因此H2O2的检测具有重要的意义。
电化学法检测H2O2主要采用电流型生物传感法。
生物传感法又分为酶法和无酶法。
酶法具有高选择性和灵敏度,但酶易受外界因素(温度、介质、温度、湿度等)影响,因此,无酶法备受关注。
2 金属纳米材料构建的无酶H2O2传感器2.1 贵金属纳米粒子构建的无酶H2O2传感器金属纳米材料,特别是贵金属纳米材料,具有多重氧化态和吸附特性,具有较高的催化活性。
Pt、Pd、Au、Ag由于具有较高的催化活性,均可构建无酶H2O2传感器。
传感器性能会受到电极材料、材料修饰方法及纳米材料形貌的影响。
采用Pt纳米粒子修饰的玻碳电极(GCE)比ITO检测限低2个数量级。
PdNPs/MWCNTs/Nafion修饰GCE相对于PdNPs修饰GCE对H2O2的检测具有更宽的线性范围。
金纳米粒子的形貌会影响H2O2的灵敏度[1]。
GCE表面的金纳米微球(AuNSs)和金纳米棒(AuNRs)的比例为1:3和1:5时,对H2O2检测的灵敏度分别为54.53μ AmM-1和58.51μAmM-1,均比金纳米粒子修饰GCE (11.13 μAmM-1)高很多。
2.2 双金属纳米粒子构建的无酶H2O2传感器近年来,双金属纳米材料相对于单一金属纳米材料既具有较高的催化活性,又具有纳米材料独特的性能,因此引起人们广泛的兴趣。
AuAg、AuPt、AuPd、PtPd[2,3]、PtSe、PtIr、PdRh可用于构建无酶H2O2传感器。
哑铃型PtPd/Fe3O4纳米复合材料构建的无酶H2O2传感器[2],对H2O2的还原具有较高的催化性能,与PtPd纳米粒子构建的无酶H2O2传感器[3]相比,PtPd/Fe3O4具有更低的检测限,可能是PtPd纳米粒子与Fe3O4纳米材料协同作用的结果。
第30卷 第5期 核 技 术 V ol. 30, No.5 2007年5月 NUCLEAR TECHNIQUES May 2007——————————————国家自然科学基金(No. 60537030,20404016),上海市纳米专项(No. 0452nm068)资助第一作者: 刘兴奋,女,1975年出生,在成都理工大学获得材料学硕士学位。
现为中国科学院上海应用物理研究所无机化学专业在读博士。
研究方向:生物传感器 通讯作者:王丽华收稿日期:2006-12-26,修回日期:2007-03-30一种高灵敏度、高特异性检测重金属Hg 2+的比色生物传感方法刘兴奋 武海萍 李玉兰 李晴暖 王丽华(中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800)摘要 巯基修饰的可以与Hg 2+特异性结合的DNA 序列(poly-T )被共价连接在纳米金颗粒表面,构成纳米捕获探针。
当检测到Hg 2+时,不同纳米金颗粒表面的DNA 发生Hg 2+介导的配对形成准双链结构,纳米金颗粒之间的距离被拉近,导致纳米金颗粒的团聚,颜色由红色变成蓝紫色。
检测前,Hg 2+浓度用电感耦合等离子质谱仪(Inductively coupled plasma mass spectrometry ,ICP-MS )进行标定,以排除汞盐潮解引起的浓度误差对检测灵敏度的影响。
用这种基于纳米金和DNA 的生物传感方法检测Hg 2+,检测限最低可达5μmol/L ;对Ca 2+、Mg 2+等其它8种二价金属离子进行对照实验的结果表明,该方法不仅具有灵敏度高、选择性好的特点,而且方法简单、快速、成本低、便于普及。
关键词 生物传感器,纳米金颗粒,Hg 2+,比色法,电感耦合等离子质谱仪 中图分类号 TP212.3长期以来,重金属污染受到人们的广泛关注,工业活动导致的汞、镉、铅、铬等重金属污染的生物毒性非常显著,给人类健康和环境造成极大危害。
全世界的汞年排放量约1.5万吨,主要来源于汞矿、冶金、氯碱工业、电器工业和矿物燃料的燃烧[1]。
基于金纳米粒子的过氧化氢生物传感器2016-06-23 13:06来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部传感器的制作过程生物传感器由于其独特的专一性和高效性, 在过氧化氢、葡萄糖、胆固醇、抗体抗原等生物物质的检测方面应用前景广泛. 而在生物传感器制作过程中的一个关键问题是酶的固定, 既要简单快速, 又要增大酶的负载量和保持酶的活性, 并对各种酶有很好的适用性. 近年来, 由于纳米金(GNs)材料除了具备纳米材料共有的比表面大、表面反应活性高、有宏观量子隧道效应等良好催化性质外, 还具有独特的亲水性和生物相容性, 因而被广泛应用于生物传感器的制备. 特别是以Frens法制备得到的GNs, 因为其对过量的柠檬酸根阴离子的吸附而荷负电荷, 所以可以通过静电吸附作用来固定酶分子.研究发现GNs与有机物分子中的硫原子和氮原子可以形成作用力较强的共价键, 这也为酶分子在电极上的固定提供了有效的途径. 为了进一步加快生物传感器的电子传导速率, 提高灵敏度, 各种电子媒介体被广泛应用于生物传感器的制作, 包括二茂铁及其衍生物、醌类化合物、靛酚类化合物、金属配合物等. 其中硫堇(Thio)是一种吩嗪类阳离子染料小分子, 结构与亚甲基蓝相似, 具有良好的电化学活性和静电吸附作用力, 从而被广泛使用作为一种良好的电子媒介体. 由于Thio分子结构中含有可同时与GNs形成共价键的硫原子和氮原子,且荷正电荷, 因此Thio分子与GNs之间存在强烈的相互作用力.中山大学化学与化学工程学院邹小勇等人在铂电极上自组装一层纳米金(GNs), 构建负电荷的界面, 然后通过金-硫、金-氮共价键合作用和静电吸附作用自组装一层阳离子电子媒介体硫堇(Thio). 再以同样的作用自组装一层GNs和辣根过氧化酶(HRP)的混合物, 最后在电极最外层滴加一层疏水性聚合物壳聚糖(Chit), 由此制备了一种新型的过氧化氢生物传感器. 研究了工作电位、检测底液 pH、温度对响应电流的影响, 以及GNs和HRP之间的相互作用, 探讨了传感器的表面形态、交流阻抗、重现性和稳定性. 该传感器的酶催化反应活化能为 12.4kJ/mol, 表观米氏常数为 6.5×10-4mo/L, 在优化的实验条件下, 所研制的传感器对 H2O2的线性范围为5.6×10-5~2.6×10-3mol/L, 检出限为1.5×10-5mol/L.应用此方法制备了 HRP和葡萄糖氧化酶(GOD)双酶体系葡萄糖生物传感器, 并应用于实验样品葡萄糖含量的测定.。
[收稿日期]2011-05-22[基金项目]四川文理学院科研资助项目(2009B04Z ).[作者简介]黄小梅(1977-),女,四川泸定人,讲师,主要从事分析化学方面的研究.2011年10月重庆文理学院学报(自然科学版)O ct .,2011第30卷第5期Jo u r n a lo fC h o n g q i n gU n iv e r s it y o fAr t san d S cie n c e s (N at u r alS c ie n ceE dit ion )V o l .30N o .5基于聚硫堇/纳米金固定酶的过氧化氢生物传感器黄小梅,邓祥,吴狄(四川文理学院化学与化学工程系,四川达州635000)[摘要]将电子媒介体硫堇(T h i )聚合于玻碳电极(GC )表面形成带正电的多孔聚硫堇(P TH )复合膜,再利用共价结合和静电吸附将纳米金(n an o -A u )和过氧化物酶(H R P )修饰于电极上,从而制得H RP /n a n o -A u /P T H /GC 传感器.用循环伏安法和计时电流法考察该修饰电极的电化学特性,发现该修饰电极对过氧化氢(H 2O 2)的还原有良好的电催化作用.实验结果表明:该传感器对H 2O 2的线性响应范围为1.410-64.2610-3m o l L ,线性相关系数R=0.9993(=23),检测下线为4.010-7m o l L (S N =3),并具有选择性好�灵敏度高�响应快等优点.[关键词]聚硫堇;纳米金;过氧化物酶;生物传感器[中图分类号]T P 212.3[文献标志码]A[文章编号]1673-8012(2011)05-0034-04过氧化氢(H 2O 2)是许多生化反应的产物或中间产物,与许多生物过程有关,而且又是工业,生物,环境,临床诊断和食品检测分析中的重要组份,因此对H 2O 2含量的测定具有非常重要的意义.目前,对其进行定性或定量检测的常用方法有化学发光法[1],荧光法[2]和电化学法[3-4]等方法.其中电化学方法,特别是酶电化学生物传感器,由于其方法简单,灵敏度高,专一性强等特点而被广泛应用于H 2O 2的测定.然而在酶电化学传感器的研制中,由于酶本身易失活且酶分子量大,酶的活性中心深埋在多肽结构内部,很难发生直接电子传递,因此如何有效地利用生物分子固定技术及固定材料来保持酶的活性,提高酶的固载量以及加速电子传递速率是制备性能优良的酶电化学传感器的关键问题.近年来的研究表明,电子媒介体以及纳米金属材料的引入能显著加速电子传输速率,增大生物分子的固载量以及提高传感器的灵敏度[5-7].本实验首先在玻碳电极表面电聚合一层电子媒介体硫堇(P TH ),再利用其表面的-N H 2,通过静电作用和共价结合,吸附带负电的纳米金,从而形成具有比表面积大,吸附力强,生物相容好等优点的纳米金层[8-9],最后利用纳米金吸附带正电荷的过氧化物酶(H R P ),从而制得H RP /n a n o -Au /P T H /GC 传感器.1实验部分1.1仪器与试剂仪器:C H I 660C 电化学工作站(上海辰华仪器公司);B R A N SO N IC 200超声清洗仪(德国B R A N SO N I C U L TR A SC H A LL 公司);FA1004N 电子天平(上海菁海仪器公司);pH S -4C 型酸度计(成都方舟科技开发公司).试剂:硫堇(T h i ,上海化学试剂公司);氯金酸(H A uC l 4,S ig m a 公司);过氧化氢酶(H RP ,Sig m a 公司);H 2O 2(浓度30%,分析纯),精确浓度经高锰酸钾标准溶液滴定,0.1m ol L 磷酸盐缓冲溶液(P B S ),N a 2H P O 4-K H 2P O 4配制;其余试剂均为分析纯,实验用水均为二次蒸馏水.1.2纳米金的制备金溶胶的制备参见文献[10]:取100m L 质量分数为1%的氯金酸,在剧烈搅拌下加热至沸腾后,迅速加入2.5m L 质量分数为1%的柠檬酸钠,继续搅拌,微沸15m in 即可.所得金溶胶呈43亮红色,于棕色瓶中4条件下保存.1.3传感器的制备首先将玻碳电极(GC )依次用0.3m ,0.05m 的A l 2O 3粉末抛光成镜面,并依次用丙酮,N a O H 溶液(10%)�H N O 3(1:1)�二次蒸馏水超声清洗各5m in .将处理好的电极放入含0.05m ol L 硫堇(Th i )�0.1m ol L 的磷酸缓冲溶液(P B S ,pH 6.0)中,先在1.5V 下电沉积10m in ,再在-0.400.12V (v s .S C E )的电位范围内,以50m V s 的速度循环扫描20圈后取出,在室温下放置晾干即得P T H /GC E 电极[11].硫堇薄膜的沉积过程如图1所示.然后将电极侵入1.0m L 的纳米金溶胶中6h ,最后将该电极置于10m g m L H R P 溶液中在4条件下浸泡过夜,即制得H R P /n an o -A u /P T H /GC E 传感器.图1玻碳电极上电沉积硫堇薄膜过程图1.4检测方法采用三电极检测装置:饱和甘汞电极为参比电极,铂丝电极为对比电极,修饰电极为工作电极,在优化的实验条件下,于0.1m ol L P B S (pH =6.0)缓冲溶液中,进行循环伏安和计时电流测试,记录该传感器对H 2O 2的安培响应.2结果与讨论2.1传感器的电化学表征采用循环伏安法(C V )对电极的修饰过程进行表征,图2是电极在电位区间为-0.40.0V ,0.1m ol L P B S (pH =6.0)的缓冲溶液中的循环伏安图.由图2可知,当裸玻碳电极(a )修饰上P TH 后,可观察到一对Th i 的氧化还原峰(b ),说明T h i 成功聚合于电极表面,形成良好的导电膜,并能发生较好的可逆反应.当纳米金修饰到P TH /GC 表面后,电极的氧化还原峰电流进一步增大(c ),这是因为纳米金有良好的导电性,同时也能很好地传递电子.最后当H R P 被吸附到纳米金上,氧化还原峰电流明显降低(d ),这是由于H RP 是生物大分子,阻碍了电子的传递.图2不同修饰电极的循环伏安表征图(C V s ofba r e GC (a ),P T H /GC (b ),n an o -Au /P T H /GC (c )H R P /n an o -A u /P T H /GC (d )e l e ct r ode at s e an r at e of50,m V /s in 0.1m ol /L pH 6.0P B S )2.2传感器的电化学特性图3是该生物传感器对H 2O 2的循环伏安响应.由图3可见,当向空白底液中加入0.7m m o l L H 2O 2时,还原电流明显增加,氧化电流略微降低(如图3曲线b ),显示出明显的电催化特征.然而,没有H R P 存在的修饰电极对H 2O 2几乎没有电化学响应.这就说明对H 2O 2有明显电催化还原作用的是固定在修饰电极上的H RP ,而Th i 只是该反应体系的有效电子转移介体.该生物传感器的反应机理如下[12]:H 2O 2+H R P (R e d )HRP (O x )+H 2O 2,H RP(O x )+Th i (R e d )HRP (R e d )+Th i (O x ),T h i (O x )+H ++2e Th i (R e d ).其中H R P(R e d )和H R P (O x )分别表示H RP 的还原态和氧化态;T h i (R e d )和Th i (O x )分别表示硫堇的还原态和氧化态.2.3实验条件的优化为获得性能优良的生物传感器,我们对pH值和工作电位进行了优化.pH 值不仅会影响生物酶的催化活性和稳定性,而且也会影响硫堇的电化学行为.因此对pH 值的优化显得尤为重53要.当pH 值为6.0时,该生物传感器对H 2O 2的响应出现最大值.因此,我们选用pH 值为6.0的P B S 作为支持电解质.生物传感器工作电位确定在-0.50.0V 之间进行.实验表明,随着工作电位的负向增大,响应电流逐渐增大,但考虑到在过高的负电位下,溶液中共存的其它电活性物质也越容易在电极上直接被还原而产生干扰,且硫堇的还原峰电位也在-0.25V 左右,所以本实验选择-0.25V 作为工作电位.图3传感器对H 2O 2响应的循环伏安图(C Vs o f H RP /n a n o -A u /P T H /GC e l e c t r ode atse an r at e of50,m V /s in 0.1m ol /L pH 6.0P B S w it houtH 2O 2(a )an d 0.7m m ol /L H 2O 2(b ))2.4传感器的计时电流响应在优化后的最佳实验条件下,该传感器对不同浓度H 2O 2的计时电流曲线如图4所示.从图4中可看出,随着H 2O 2浓度的增大,响应电流也不断增大,响应电流与H 2O 2浓度在1.410-64.2610-3m o l L 范围内呈现良好的线性关系.线性回归方程为:I (A )=0.9818[H 2O 2](m m o l L )–1.6901,相关系数R =0.9993(=23),检测下线为4.010-7m ol L (S N =3).该传感器对H 2O 2响应迅速,在5s 内可达到稳态电流的95%,这是由于实验采用层层自组装技术组装的膜层厚度相当薄,有利于电子的传输.另外是因为酶的氧化还原中心被深埋在酶蛋白分子里面,它与电极表面直接的电子传递进行困难,电子传递速率缓慢,而硫堇的引入则为酶的活性中心和电极之间的电子传递架起了桥梁,起到了加速电子传递的作用,因而大大地缩短了响应时间.图4传感器对H 2O 2的计时电流响应曲线2.5干扰实验在含3.510-4m ol L H 2O 2的P B S 中,分别加入7.010-4m ol L 的6种干扰物质,测定其对传感器响应信号的干扰结果如表1所示.实验结果表明,这些物质对传感器的测定干扰电流信号均在3%之内,没有明显的干扰.这主要归因于我们选择了较低的工作电位(-0.25V )来检测H 2O 2.表1干扰实验的测定干扰物质电流信号抗坏血酸 1.03L -半胱氨酸0.98尿酸0.99葡萄糖 1.02多巴胺0.97乙醇0.982.6传感器的重现性及稳定性该生物传感器对浓度为3.5�10-4m o l L 的H 2O 2平行测定10次,所得相对标准偏差为4.6%,说明该生物传感器具有较好的重现性.该传感器不用时,悬于4�的0.1m ol LP B S 上方保存,在放置期间歇测定,1周后其响应电流保持初始电流的96.8%,2周后可保持89.6%,4周后仍保持76.8%.这说明该传感器具有良好的稳定性和使用寿命.633结语本实验以电聚合,静电吸附和共价结合制得一种过氧化氢传感器.该传感器以硫堇作为过氧化物酶催化还原过氧化氢中的电子媒介体,加速催化还原过程中的电子传递,减少了催化还原过程中的其它氧化物的干扰,且提高了传感器的灵敏度和响应速率.[参考文献][1]H a n aoka S,L in J M,Y a m ada M.C he m il um in e s ce n tf l ow s e n sorf orH2O2bas e d on t he de com po sit ion ofH2O2cat al yze d by co bal t(I I)-e t han ol am in e com pl e xim m obil ize d on r e s in[J].A n al.C h im.A ct 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e t r y a n d t h ec h r o n oam pe r om e-t r y.Th e r e s ul t s co n f ir m e d t h att h ee l e ct r o dee xh ibit e d h ig h s e n s it ivit y,f a s t r e s po n s e,an d l in e ar r e s po n s ein t h er a n g eof1.410-6m o l L 4.2610-3m ol L wit h co r r e l at io n c oe f f ic ie n t s of0.9993(�=23),r e-s pe ct ive l y,a n d t h e de t e c t io n l im it o f4.010-7m ol L(S N=3).K:po l y-t h ion in e;n a n o-g ol d;H or s e r a dis h pe r oxidas e(H R P);bio s e n s o r(责任编辑吴朝平)73。
专利名称:基于纳米银丁达尔效应检测过氧化氢的可视化光学传感方法
专利类型:发明专利
发明人:聂瑾芳,王兵月,张云,肖文成
申请号:CN201810024489.4
申请日:20180110
公开号:CN108387532A
公开日:
20180810
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种基于纳米银丁达尔效应检测过氧化氢的可视化光学传感方法。
将含有过氧化氢的溶液与纳米银材料溶液混合反应;在激光笔或激光器产生的激光束下观察混合溶液的丁达尔效应光学信号。
该信号强度与过氧化氢浓度呈反相关。
通过使用廉价便携式设备进行信号(丁达尔效应光学信号)读取,就能实现过氧化氢或者与过氧化氢浓度相关的分析物(能通过特异性识别反应在溶液中产生过氧化氢或降低所加入过氧化氢浓度的物质)的低成本便携式定量检测。
本发明具有操作简单、成本低廉、不需使用专业分析仪器、适于现场分析和即时检测等突出优点;能直接推广应用于医学诊断、环境监测、食品安全等诸多领域。
申请人:桂林理工大学
地址:541004 广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号
国籍:CN
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金纳米探针用于危化品过氧化氢的检测研究
顾小钰;邹宇鑫;杨莉;赵楠楠;柴志华
【期刊名称】《华北科技学院学报》
【年(卷),期】2024(21)2
【摘要】本文构建一种新型FRET纳米探针,用于H_(2)O_(2)的检测。
首先通过紫外可见分光光度计、透射电镜及纳米粒度仪证实多糖功能化金纳米粒子的成功构建。
接着利用荧光光谱仪证实荧光剂3-(丹磺酰氨)甲氧基苯硼酸成功组装到金纳米粒子的表面,形成简单可靠的FRET纳米探针。
最后,利用荧光光谱仪证实,该纳米探针对
H_(2)O_(2)的有效检测。
【总页数】5页(P49-53)
【作者】顾小钰;邹宇鑫;杨莉;赵楠楠;柴志华
【作者单位】华北科技学院化工安全学院
【正文语种】中文
【中图分类】R84.2;Q943
【相关文献】
1.金纳米棒光学探针应用于过氧化氢检测及多酚化合物的抗氧化活性的评价
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基于纳米金表面等离子体的高灵敏过氧化氢光学检测方法李娜娜;黄嘉荣;詹求强【摘要】A colorimetric method was developed for the determination of trace amount of H2 O2 in acidic 2-( N-mor-pholino) ethanesulphonic acid buffer medium, based on surface plasma of gold nanoparticles.The detecting sys-tem, whose limit of detecting resolution with naked eyes was measured previously, was used to accurately quantify the concentration( c) of H2 O2 by spectral analysis after stabilization enhancement.The results show that blue-col-oured solutions with aggregated gold nanoparticles could be obtained when c <100 μmol/L, while the solutions were red-coloured with non-aggregated gold nanoparticles when c>120μmol/L.The resolution limit of human eyes to this detection system was able to distinguish H2 O2 concen tration difference of 20 μmol/L.However, the color distinction of solutions was unstable and has a quick change in 45 mins.The blue solution with c of 60 to 100μmol/L turned red gradually.The OD570 of solutions also demonstrates that the reaction was constantly changing in 3 h after detection.Moderate L-glutathione was added to terminate the reaction after 10 min to improve the detec-tion stability, which can stabilize the color distinction and effectively keep a constant OD570 .The spectra of the nan-oparticle dispersions show the absorption peak at 550 nm and there is a positive correlation between intensity and the H2 O2 concentration when c<100 μmol/L.The absorption peak shifted to 540 nm when c>120 μmol/L.By the spectral analysis, a linear relativity ofregressive curves of OD630/545 and the concentration of H2 O2 was found. Then solutions with c from 100 to 120 μmol/L were detected and accurately quantified H2 O2 with concentration difference of 2μmol/L to break the limit of detecting resolution.T he detection system could provide a preferential platform for trace detection.%在酸性2-吗啉乙磺酸介质中,建立基于纳米金表面等离子体的微量过氧化氢( H2 O2)的比色检测体系,探讨裸眼检测途径下的分辨极限,提高体系稳定性并利用光谱分析精确定量H2 O2浓度( c ).结果表明,当c<100μmol/L时,纳米金为团聚态,呈现蓝色;c>120μmol/L时,纳米金为分散态,呈现红色.该方法的裸眼检测极限可分辨浓度差为20μmol/L.反应溶液的显色结果并不稳定,在反应后45 min 内变化较快,c为60~100μmol/L的反应溶液也将逐渐由蓝色变为红色.溶液在570 nm处的吸光度( OD570)检测证明,反应体系在检测后3 h内仍持续变化.反应10 min后,加入适量半胱甘肽终止反应,可使反应溶液的显色结果稳定,提高体系稳定性.实验测定不同浓度H2 O2反应产物的吸收光谱发现,c<100μmol/L的反应孔产物在波长约550 nm处有吸收峰,且吸收强度与c成正相关.而c>120μmol/L的反应产物吸收峰逐渐往短波长方向偏移,最终峰值约为540 nm.分析反应体系吸收光谱结果证明,各反应产物在630 nm和545 nm 处吸光度的比值( OD630/545)与c呈良好的线性关系.实验对c为100~120μmol/L的H2 O2溶液进行检测,定量浓度差为2μmol/L的H2 O2溶液,降低裸眼检测途径下该方法的分辨极限,为微量样品检测提供更好的平台.【期刊名称】《华南师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P41-45)【关键词】纳米金;过氧化氢;裸眼检测【作者】李娜娜;黄嘉荣;詹求强【作者单位】华南师范大学华南先进光电子研究院,广州510006;华南师范大学华南先进光电子研究院,广州510006;华南师范大学华南先进光电子研究院,广州510006【正文语种】中文【中图分类】O65纳米金表面等离子体因其独特的光学、化学性质和良好的生物相容性,近年来被广泛用于光学探针、电化学传感和生物传感等领域[1-2]. 纳米金具有明显的表面等离子体共振吸收峰,其波长与纳米金的粒径、周围的介质、粒子的间距等密切相关,导致纳米金溶胶颜色差异较大[3]. 纳米金比色法则通过纳米金溶液颜色的变化检测微量样品. 在纳米金比色法中,微量的待测样品可改变纳米金颗粒的聚集情况,从而导致溶液产生颜色变化,用肉眼即可分辨.结合抗体或其他靶向试剂(如蛋白质、多肽和核酸),纳米金比色法被广泛用于金属离子[4-5]、DNA[6-7]、生物酶[8-9] 等目标分子的微量检测和分析. 与传统荧光分子相比,纳米金具有很高的消光系数,其检测灵敏度可达到荧光分子的103~104倍[10-11]. 纳米金比色法以其简单快速、灵敏度高、肉眼可分辨且不需要借助复杂仪器等卓越优势,在生化检测、环境检测等领域具有广阔的应用前景[12-13].过氧化氢(H2O2)在生化领域应用广泛,尤其常用于传统的酶联免疫吸附检测技术中. 利用纳米金比色法设计检测微量H2O2的方法,可得到较高的检测灵敏度[14]. 结合酶联免疫吸附技术,该方法可直观快速、灵敏地检测多种微量目标物质. 将传统酶联免疫吸附技术和纳米金测定H2O2的方法相结合,已经成为一种新型的检测艾滋病病毒技术[15],检测灵敏度可达到10-18 g/mL,比目前检测技术高10倍以上.该技术用过氧化氢酶标记HIV-1衣壳抗原p24,浓度极低的p24即可引起H2O2浓度的减小和纳米金颗粒的不规则聚集,进而使溶液颜色呈现蓝色;阴性结果则是纳米金粒子仍保持为单分散形态,溶液颜色显示为红色,用肉眼就可以分辨出以上的颜色变化. 运用这个技术,在釆用常规核酸检测方法都无法检出的情况下,研究人员可以在HIV患者血液中检测出超低浓度的p24. 但该技术具有一定的局限性:(1)反应体系稳定性较差,其结果随反应时间的变化较快,为检验带来不便;(2)只能定性分析所测样品浓度在检测极限范围内外,却无法精确定量. 本文在此基础上,应用纳米金表面等离子体建立微量H2O2的检测体系,提高反应体系的稳定性并探索精确定量方法,并降低检测的分辨极限,为微量样品检测提供更好的平台.1.1 仪器与试剂紫外-可见-近红外分光光度计(PerkinElmer,Lambda 950);酶标仪(Bio-Rad,iMark);电子透射显微镜;磁力搅拌器;pH计;2-吗啉乙磺酸(西格玛奥德里奇上海贸易有限公司);氢氧化钠(国药试剂,分析纯);过氧化氢(阿拉丁试剂有限公司,分析纯);氯金酸(阿拉丁试剂有限公司,Au≥48%).1.2 实验方法取1.95 g 2-吗啉乙磺酸粉末溶于80 mL去离子水中,在磁力搅拌下用1 mol/L过氧化氢溶液调节pH 6.5,转移至100 mL 容量瓶定容,为100 mmol/L 2-吗啉乙磺酸储备液,室温储存备用. 另外,将1 g 氯金酸粉末溶于25.4 mL去离子水中,为100 mmol/L氯金酸储备液,避光存于4 ℃中,保存时间勿超过15 d. 称取0.012 3 g还原型半胱甘肽粉末溶于100 mL去离子水中,配制成400 μmol/L 半胱甘肽溶液,4 ℃保存.使用1 mmol/L 的2-吗啉乙磺酸溶液配置浓度为20~200 μmol/L的H2O2溶液以及0.2 mmol/L 氯金酸溶液,现配现用.于96孔板中,每孔各加100 μL氯金酸溶液和100 μL H2O2溶液,静置反应10 min. 向各反应孔加入10 μL半胱甘肽溶液,并于紫外-可见-近红外分光光度计或者酶标仪下读取吸光度. 反应系统稳定情况检测部分未加半胱甘肽溶液.2.1 裸眼检测体系的辨色极限及金颗粒电镜图2-吗啉乙磺酸可作为一种弱还原剂,与氯金酸溶液反应将生成团聚态的纳米金颗粒,反应溶液呈现裸眼可辨的蓝色. 此时,如果加入过量的H2O2作为辅助还原剂,将促进反应生成分散态的纳米金颗粒,使反应溶液呈现红色. 因此,纳米金表面等离子体可作为检测微量H2O2的灵敏探针.实验分别检测0、20、40、60、80、100、120、140、160、180及200μmol/L 的H2O2溶液,反应10 min后辨色(图1). 当H2O2的浓度c<100μmol/L时,反应溶液肉眼观察显示蓝色;当c>120 μmol/L时,反应溶液呈现红色. 该检测体系裸眼检测H2O2极限可分辨浓度差为20 μmol/L.其中,取加入了60 μmol/L和160 μmol/L H2O2的反应孔产物分别作为蓝色和红色反应孔的代表,制备铜网样品,用电子透射电镜观察结果(图2). 蓝色反应孔的反应产物为团聚态的的纳米金颗粒,红色反应孔的反应产物为分散态的纳米金颗粒,与实验原理相符.2.2 反应体系稳定性分析及其终止2.2.1 反应体系的稳定性分析实验发现,反应体系在3 h内稳定性差,且在反应进行45 min内颜色变化较快,对下一步检测和定量分析带来困难. 随着反应时间增加,c>120 μmol/L的反应孔所生成的分散态纳米金颗粒将逐渐增加,红色逐渐加深;c<100 μmol/L的反应孔也将生成分散态的纳米金颗粒,逐渐呈现红色,具体辨色结果见图3A. 反应进行15 min后,c为100 μmol/L和80 μmol/L的反应孔开始略微变红;反应进行20 min后,此2孔与更低过氧化氢浓度的反应孔颜色有明显区别,呈现红色,并逐渐加深(图3A). 此外,c<60 μmol/L的反应孔所呈现的蓝颜色也随着反应时间不断加深. 其中,c=60 μmol/L的反应孔在反应进行45 min后也已变为红色.由于纳米金溶液在波长为570 nm处有特征吸收,实验也通过检测溶液在570 nm 处的吸光度 (OD570) 来监测纳米金生成的稳定情况. 图3B为不同反应时间各反应孔的吸光度OD570变化曲线. c>180 μmol/L的反应孔在反应10 min后OD570保持不变,反应稳定;而c<160 μmol/L时,反应孔的OD570则在反应45 min 内变化较快,之后达到稳定. 此外,随着反应孔中所加入H2O2浓度的降低,反应体系的OD570需要的稳定时间明显增加,与辨色结果中较低H2O2浓度反应孔逐渐变红的现象相吻合.2.2.2 半胱甘肽对反应体系的终止效果为了方便下一步的检测和量化分析,实验使用还原型半胱甘肽作为反应体系的终止剂,以提高反应体系的稳定性. 由于还原型半胱甘肽对纳米金颗粒表面具有较好的亲和性,反应体系中的半胱甘肽将附着于纳米金表面,从而阻止了金颗粒的进一步团聚,终止反应. 反应进行10 min后,向各反应孔中加入10 μL的半胱甘肽溶液,所得不同反应时间各反应孔情况见图4A. 加入半胱甘肽后,各反应孔的辨色结果不再随时间改变,c<100 μmol/L的反应孔保持蓝色,c>120 μmol/L的反应孔保持红色. 不同反应时间各反应孔的吸光度OD570变化曲线见图4B. 加入半胱甘肽后,各反应孔在反应15 min后的OD570基本不变,反应稳定,与辨色结果中各反应孔颜色稳定的现象相吻合. 实验表明,还原型半胱甘肽溶液可有效终止各孔的反应,使纳米金颗粒的状态稳定. 2.3 检测结果吸收光谱及定量分析为了精确定量H2O2浓度,实验使用紫外-可见-近红外分光光度计测定不同H2O2浓度反应孔生成物的吸收光谱(图5A). c<100 μmol/L的反应孔产物在波长约550 nm处有吸收峰,且吸收强度与c成正相关. 而c>120 μmol/L的反应孔产物吸收峰逐渐往短波长方向偏移,最终峰值约为540 nm. 实验对各反应孔产物在630 nm和545 nm处吸光度的比值(OD630/545)进行分析,得到不同浓度H2O2的定量分析曲线(图5B). 各反应孔产物的OD630/545与c(μmol/L)呈良好的线性关系,其回归方程为OD630/545 =-0.003 02c+1.011 77.2.4 裸眼分辨极限下的检测分析根据定量分析曲线,可有效地对裸眼分辨极限下的检测样品进行定量分析. 实验设计了加入100、102、104、106、108、110、112、114、116、118和120μmol/L 过氧化氢的反应孔,辨色结果见图6. c=100 μmol/L的反应孔呈现蓝色,c=120 μmol/L的反应孔呈现红色,而中间浓度的反应孔呈现从蓝色过渡到红色的辨色结果,裸眼难以区分. 实验中各反应孔的吸光度OD630/545如图7所示,OD630/545与过氧化氢浓度c(μmol/L)呈良好的线性关系. 应用OD630/545可精确定量H2O2浓度,降低裸眼检测途径下该方法的分辨极限.本实验在酸性2-吗啉乙磺酸介质中,建立基于纳米金表面等离子体的微量过氧化氢的检测体系,其裸眼检测H2O2极限可分辨浓度差为20 μmol/L. 实验使用半胱甘肽有效终止反应,提高了体系的稳定性,并利用光谱分析精确定量H2O2浓度,降低裸眼检测途径下该方法的分辨极限. 该检测方法操作简单、灵敏度高,便于结合传统酶联免疫吸附技术,在微量生物分子检测领域有广阔应用前景.【相关文献】[1] Saha K, Agasti S S, Kim C, et al. 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