基于n-乙酰-l-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種 基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法。 涉及以N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇為熒光探針的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生羥自由基使金納米團(tuán)簇的熒光發(fā)生猝滅,從而表現(xiàn)出熒光發(fā)射光譜特征的變化,可以用于H2O2的檢測(cè)。在0.044~6.66μmol/L范圍內(nèi)ΔF650與H2O2濃度呈線性關(guān)系,檢測(cè)限為27nmol/L。本發(fā)明靈敏度高,重現(xiàn)性好,可用于食品、工業(yè)、環(huán)境及生命體系中H2O2的測(cè)定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇為熒光探針的過(guò)氧化氫的測(cè)定方法,屬于分析化學(xué)及納米【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)氧化氫(H2O2)是一種非常重要的化學(xué)試劑,可作為消毒劑、殺菌劑、脫氧劑、漂白劑和聚合反應(yīng)的引發(fā)劑,而且它也是一種重要的化工產(chǎn)品,在紡織、化工、環(huán)保、電子、食品衛(wèi)生行業(yè)及其他領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。此外,H2O2在生物體內(nèi)扮演著重要的角色,它是細(xì)胞活動(dòng)過(guò)程中一種必不可少的物質(zhì),并且已被證實(shí)是細(xì)胞信號(hào)傳遞的第二信使。另外,H2O2還是眾多生物氧化酶(例如葡萄糖氧化酶、膽固醇氧化酶、乳酸氧化酶、膽堿氧化酶、黃嘌呤氧化酶、單胺氧化酶)的主要產(chǎn)物以及一些酶類(lèi)(如辣根過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶)的底物。因此,構(gòu)建一種靈敏、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的H2O2的檢測(cè)手段十分重要。目前H2O2的測(cè)定方法主要有分光光度法、熒光法、電化學(xué)法、化學(xué)發(fā)光法、共振光散射法和色譜法等。在上述方法中,熒光法因其具有靈敏度高、特異性好、檢測(cè)速度快和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),所以應(yīng)用得最為廣泛。目前,熒光法測(cè)定H2O2主要采用一些小分子的有機(jī)染料作為探針,其光穩(wěn)定性差、生物毒性高、易發(fā)生自氧化、成本較高,很大程度上限制了其實(shí)際應(yīng)用。尋找具有更為優(yōu)越性能的熒光探針十分有必要。
[0003]金納米團(tuán)簇(gold nanoclusters, Au NCs)是一種新型的突光納米材料,其具有尺寸小、無(wú)毒、水溶性好、光穩(wěn)定性好、Stokes位移大、比表面積大、制備條件溫和、表面易于修飾以及熒光性質(zhì)隨尺寸可調(diào)等突出優(yōu)點(diǎn),是近年來(lái)的研究熱點(diǎn),其已被廣泛應(yīng)用于催化、傳感檢測(cè)、納米標(biāo)記、醫(yī)學(xué)成像和光電子學(xué)等領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明以N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇作為熒光探針,提供了一種簡(jiǎn)便、靈敏的H2O2檢測(cè)的新方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種以N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇為熒光探針的過(guò)氧化氫的測(cè)定方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生羥自由基使金納米團(tuán)簇的熒光發(fā)生猝滅,從而表現(xiàn)出熒光發(fā)射光譜特征的變化,能用于H2O2的檢測(cè)。
[0007]所使用的N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇采用N-乙酰-L-半胱氨酸還原氯金酸的方法制備:將濃度為0.02、.18 mo I/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.Γ0.8 mo I/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.θΓθ.1 g/L的氯金酸溶液中,混勻,置于2(T70° C水浴恒溫反應(yīng)(Γ3.5小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行透析純化處理,得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇?zé)晒獠牧纤芤骸?br>
[0008]所使用的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇采用N-乙酰-L-半胱氨酸還原氯金酸的方法制備:將濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液中,混勻,置于37° C水浴恒溫反應(yīng)2.5小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行透析純化處理,得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇?zé)晒獠牧纤芤骸?br>
[0009]本發(fā)明利用N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇在650 nm處的發(fā)射光強(qiáng)度值(F650)以判斷H2O2含量,所使用的激發(fā)波長(zhǎng)為355 nm。
[0010]本發(fā)明將金納米團(tuán)簇溶液加入到不同濃度和pH Γ6的H2O2溶液中,混合均勻后,再加入濃度為(Tl.5 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)f 15分鐘,測(cè)定發(fā)射光強(qiáng)度值F65tl,在0.044?6.66 ymol/L范圍內(nèi)Λ F65tl與H2O2濃度呈線性關(guān)系,檢測(cè)限為27nmol/L0
[0011]本發(fā)明所述的Fe2+催化H2O2反應(yīng)產(chǎn)生的羥自由基使金原子發(fā)生氧化,從而導(dǎo)致金納米團(tuán)簇?zé)晒獾拟纭?br>
[0012]本發(fā)明所述的H2O2溶液的pH優(yōu)選為3,F(xiàn)e2+終濃度優(yōu)選為0.9 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為10分鐘。
[0013]本發(fā)明所述的金納米團(tuán)簇溶液,H2O2溶液和Fe2+溶液按體積比為4:4:1混合,反應(yīng)總體積為0.45 mL。
[0014]具體地說(shuō),本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
(一)金納米團(tuán)簇?zé)晒獠牧系闹苽?br>
以下過(guò)程中使用的所有玻璃器皿均經(jīng)過(guò)王水浸泡,并用雙蒸水徹底清洗,晾干。金納米團(tuán)簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒ㄈ缦?將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中,混勻,置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時(shí),反應(yīng)液由淺黃色變?yōu)闊o(wú)色。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行純化處理,純化后的金納米團(tuán)簇溶液放置于4° C冰箱避光保存。
[0015](二)過(guò)氧化氫的測(cè)定
0.2毫升樣品溶液(pH=3)加入0.2毫升步驟(一)制備的金納米團(tuán)簇溶液,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的亞鐵離子(Fe2+),搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)10分鐘。反應(yīng)結(jié)束后,以355 nm為激發(fā)波長(zhǎng),測(cè)定在650 nm處的發(fā)射光強(qiáng)度值(F65tl),通過(guò)F65tl標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行H2O2的測(cè)定。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明基于Fe2+催化H2O2產(chǎn)生羥自由基(Fenton反應(yīng))使金納米團(tuán)簇的熒光發(fā)生猝滅,從而表現(xiàn)出熒光發(fā)射光譜特征的變化,可以用于H2O2的檢測(cè)。
[0017](2)本發(fā)明使用的N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇材料其制備過(guò)程快速、簡(jiǎn)便,不需要任何前修飾步驟。
[0018](3)本發(fā)明所構(gòu)建的方法測(cè)定靈敏度高,檢測(cè)限低至27 nmol/L。
[0019](4)本發(fā)明所構(gòu)建的方法分析時(shí)間短,僅需10分鐘即可完成H2O2的測(cè)定。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為金納米團(tuán)簇溶液在紫外燈下的外觀對(duì)照?qǐng)D。圖中:(A)金納米團(tuán)簇溶液;(B)金納米團(tuán)簇溶液 + 25 μ mol/L H2O2 + 100 μ mol/L Fe2+。
[0021]圖2為金納米團(tuán)簇溶液的發(fā)射光譜圖。圖中:(A)金納米團(tuán)簇溶液;(B)金納米團(tuán)族溶液 + 25 μ mol/L H2O2 + 100 μ mol/L Fe2+。
[0022]圖3為金納米團(tuán)簇Au 4f X射線光電子能譜圖。圖中:(A)金納米團(tuán)簇;(B)金納米團(tuán)族 + 100 μ mol/L H2O2 + 100 μ mol/L Fe2+。
[0023]圖4為pH值對(duì)金納米團(tuán)簇溶液熒光強(qiáng)度的影響圖。Ftl為過(guò)氧化氫濃度為O時(shí)的熒光強(qiáng)度,F(xiàn)為H2O2濃度為4.44 μ mol/L時(shí)的熒光強(qiáng)度,Λ F=FQ-F。
[0024]圖5為Fe2+濃度對(duì)金納米團(tuán)簇溶液熒光強(qiáng)度的影響圖。Ftl為過(guò)氧化氫濃度為O時(shí)的熒光強(qiáng)度,F(xiàn)為H2O2濃度為4.44 μ mol/L時(shí)的熒光強(qiáng)度,Λ F=FQ-F。
[0025]圖6為反應(yīng)時(shí)間對(duì)金納米團(tuán)簇溶液熒光強(qiáng)度的影響圖。
[0026]圖7為不同H2O2濃度時(shí)金納米團(tuán)簇溶液的熒光發(fā)射光譜圖。
[0027]圖8為金納米團(tuán)簇溶液的熒光強(qiáng)度變化值(Λ F65tl)與H2O2濃度之間的線性關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明實(shí)例所用的Fe2+溶液為任一現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的Fe2+溶液,其優(yōu)選為氯化亞鐵溶于40 mM硫酸配制而成的Fe2+溶液。
[0029]實(shí)例1:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中,混勻,置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5 h。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行純化處理。所得到的金納米團(tuán)簇溶液可見(jiàn)光下為無(wú)色,紫外燈照射下產(chǎn)生強(qiáng)烈的紅色熒光。4° C暗處保存,能保持至少一個(gè)月的相對(duì)穩(wěn)定。
[0030]實(shí)例2:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升濃度為25 μ mol/L的H2O2溶液(pH=3)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)10分鐘。在紫外燈下觀察,金納米團(tuán)簇溶液本身顯現(xiàn)紅色熒光(圖1中的A),而發(fā)生Fenton反應(yīng)之后金納米團(tuán)簇溶液紅色熒光發(fā)生猝滅(圖1中的B)。圖2為金納米團(tuán)簇溶液(圖2中的A)和發(fā)生Fenton反應(yīng)之后金納米團(tuán)簇溶液(圖2中的B)的熒光發(fā)射光譜圖。
[0031]實(shí)例3:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升濃度為100 μ mol/L的H2O2溶液(pH=3)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25。C水浴鍋反應(yīng)10分鐘。反應(yīng)結(jié)束后的溶液進(jìn)行冷凍干燥,取干燥后的粉末進(jìn)行X射線光電子能譜分析。如圖3所示,F(xiàn)enton反應(yīng)之后金的4f7/2結(jié)合能由原先的84.57 eV偏移到84.75 eV,表明Fenton反應(yīng)產(chǎn)生的羥自由基使金原子發(fā)生氧化,從而導(dǎo)致金納米團(tuán)簇?zé)晒獾拟纭?br>
[0032]實(shí)例4:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升濃度為4.44 μ mol/L的H2O2溶液(pH f 6)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的Fe2+,搖后勻置于25° C水浴鍋反應(yīng)10分鐘,測(cè)定熒光強(qiáng)度值F65tlt5由圖4可知,當(dāng)pH為3時(shí),熒光猝滅值A(chǔ)F65tl達(dá)到最大。
[0033]實(shí)例5:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升濃度為4.44 μ mol/L的H2O2溶液(pH=3)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為(Tl.5 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)10分鐘,測(cè)定熒光強(qiáng)度值F65Q。由圖5可知,當(dāng)Fe2+濃度為100 μ mol/L時(shí),熒光猝滅值A(chǔ)F65tl達(dá)到最大。
[0034]實(shí)例6:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升濃度為4.44 μ mol/L的H2O2溶液(pH=3)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25。C水浴鍋反應(yīng)f 15分鐘,測(cè)定熒光強(qiáng)度值F65tlt5由圖6可知,反應(yīng)10分鐘后,熒光猝滅值A(chǔ)F65tl變化平穩(wěn)。
[0035]實(shí)例7:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升不同濃度的H2O2溶液(pH=3)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)10分鐘,測(cè)定熒光強(qiáng)度值F65tlt5由圖7可知,隨著H2O2濃度的增大,金納米團(tuán)簇的突光逐漸受到抑制,F(xiàn)65c!逐漸減小。如圖8所示,在0.044?6.66 ymol/L范圍內(nèi)Δ F650 %H2O2濃度呈線性關(guān)系,檢測(cè)限為27 nmol/L。
[0036]實(shí)例8:
取0.2毫升實(shí)例I所制得的金納米團(tuán)簇溶液加入到0.2毫升濃度為4.44 μ mol/L H2O2溶液(pH=3)中,混合均勻后,再加入0.05毫升濃度為0.9 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)10分鐘,測(cè)定熒光強(qiáng)度值F65tlt5重復(fù)以上步驟12次,得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.2%,表明本方法重現(xiàn)性良好。
【權(quán)利要求】
1.一種基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生羥自由基使金納米團(tuán)簇的熒光發(fā)生猝滅,從而表現(xiàn)出熒光發(fā)射光譜特征的變化,能用于H2O2的檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是所使用的N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇采用N-乙酰-L-半胱氨酸還原氯金酸的方法制備:將濃度為0.02、.18 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.Γ0.8 mol/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.θΓθ.1 g/L的氯金酸溶液中,混勻,置于2(T70° C水浴恒溫反應(yīng)(Γ3.5小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行透析純化處理,得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇?zé)晒獠牧纤芤骸?br>
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是所使用的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇采用N-乙酰-L-半胱氨酸還原氯金酸的方法制備:將濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液中,混勻,置于37° C水浴恒溫反應(yīng)2.5小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行透析純化處理,得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇?zé)晒獠牧纤芤骸?br>
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是利用N-乙酰-L-半胱氨酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇在650 nm處的發(fā)射光強(qiáng)度值(F65tl)以判斷H2O2含量,所使用的激發(fā)波長(zhǎng)為355 nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是將金納米團(tuán)簇溶液加入到不同濃度和pH Γ6的H2O2溶液中,混合均勻后,再加入濃度為(Tl.5 mmol/L的Fe2+,搖勻后置于25° C水浴鍋反應(yīng)f 15分鐘,測(cè)定發(fā)射光強(qiáng)度值F65tl,在0.044?6.66 ymol/L范圍內(nèi)Λ F65tl與H2O2濃度呈線性關(guān)系,檢測(cè)限為27nmol/L0
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于熒光金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是Fe2+催化H2O2反應(yīng)產(chǎn)生的羥自由基使金原子發(fā)生氧化,從而導(dǎo)致金納米團(tuán)簇?zé)晒獾拟纭?br>
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是H2O2溶液的pH優(yōu)選為3,F(xiàn)e2+終濃度優(yōu)選為0.9 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為10分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團(tuán)簇的過(guò)氧化氫測(cè)定方法,其特征是金納米團(tuán)簇溶液,H2O2溶液和Fe2+溶液按體積比為4:4:1混合,反應(yīng)總體積為.0.45 mLo
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK104330391SQ201410613844
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】陳偉, 鄧豪華, 何棟, 林靜, 彭花萍 申請(qǐng)人:福建醫(yī)科大學(xué)