一種水溶性熒光硅納米粒子檢測次氯酸根的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括生物和環(huán)境離子檢測，具體地說，即水溶性熒光硅納 米粒子在次氯酸根檢測中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 需氧細(xì)胞在新陳代謝過程中會產(chǎn)生許多活性氧物質(zhì)（reactive oxygen species， R0S)Jn :102、H202、· OH和HClO等。在許多疾病中，ROS扮演著重要角色，它們在活細(xì)胞的作 用方式主要是氧化壓力，然而它們在活細(xì)胞中的作用大不一樣。次氯酸根是一種高活性氧 物質(zhì)，它與其它活性物質(zhì)最大的區(qū)別是與我們的生活有著密切聯(lián)系。在生物體內(nèi)，次氯酸相 當(dāng)于生物體內(nèi)一道天然的保護(hù)屏障，主要功能是防止微生物入侵，然而研究發(fā)現(xiàn)，次氯酸根 參與了許多人體疾病的致病過程，如：心血管疾病，神經(jīng)兀細(xì)胞病變、肺部傷害、肝部疾病、 關(guān)節(jié)炎以及一些腎病等。次氯酸根在環(huán)境中的應(yīng)用也不容小覷，眾所周知，常見的漂白水的 主要成分就是次氯酸鈉，故此，設(shè)計一種靈敏度高和專一的次氯酸根探針意義重大。
[0003] 檢測次氯酸根的手段有很多，常見的檢測方法有高效液相色譜法、碘量法、分光光 度法、流動注射化學(xué)發(fā)光法和酶傳感器法等。高效液相色譜法檢測范圍較高，但是操作繁 瑣。碘量法檢測下限低，難以準(zhǔn)確檢測ClO的濃度。分光光度法具有檢測范圍寬、重現(xiàn)性 好、設(shè)備簡單、容易操作等優(yōu)點(diǎn)，故而備受青睞。
[0004] 熒光分子傳感器檢測法屬于分光光度法，是利用熒光來表達(dá)敏感層分子與分析對 象作用后的化學(xué)信息變化，具有很高的選擇性和靈敏度，靈敏度可達(dá)10 9~1〇 12M的數(shù)量級， 近年來收到廣泛關(guān)注，并被廣泛應(yīng)用于離子痕量和微量分析、生物分子識別等不同領(lǐng)域，且 常用于分析大量生物和生化物種，包括陰離子類、陽離子類、中性分子類和氣體類等。
[0005] 次氯酸根以及其質(zhì)子形式的次氯酸與人類的生活息息相關(guān)，所以對其的檢測和分 析顯得尤為重要，之前報道的檢測方法較為繁瑣或者靈敏度不高，本發(fā)明方法對ClO具有 較高的靈敏性和選擇性，且檢測范圍較寬，可用于實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種檢測次氯酸根的方法，該方法所用的硅納米粒子尺寸 小，所需原材料豐富、制備流程簡單、后處理方便、投入成本低、熒光強(qiáng)度較強(qiáng)、抗光漂白性 強(qiáng)、生物相容性較好，且該方法具有良好的選擇性和靈敏度、檢測范圍較廣。進(jìn)一步研究表 明，該熒光硅納米粒子能夠直接在水中實(shí)現(xiàn)對ClO的高靈敏度、高選擇性識別功能。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的：一種水溶性熒光硅納米粒子檢測次氯酸根 的方法，包括以下步驟： (1) 配置不同濃度的次氯酸根溶液，取適量次氯酸根溶液加到硅納米粒子水溶液中，攪 拌5分鐘；測定硅納米粒子在360nm激發(fā)時445nm的熒光強(qiáng)度，將熒光強(qiáng)度變化值與次氯酸 根濃度值線性擬合，得到標(biāo)準(zhǔn)回歸方程； (2) 取待測次氯酸根溶液加到含有硅納米粒子的自來水樣中，攪拌5分鐘；測定硅納米 粒子在360nm激發(fā)時445nm的熒光強(qiáng)度，通過與標(biāo)準(zhǔn)回歸方程對比，可得到自來水中待測次 氯酸根的濃度。
[0008] 作為優(yōu)化，步驟（1)中，所述硅納米粒子水用pH=7的緩沖溶液配成固含量為0. 03 wt%的水溶液。
[0009] 作為優(yōu)化，步驟（1)中，所述硅納米粒子由包括以下步驟的方法制得： a、 將梓檬酸三鈉溶于水中，配成IOmL濃度為30~50mg/ml的溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)且無氧條 件下，將相對檸檬酸三鈉物質(zhì)量6~15倍(優(yōu)選為8~9倍)的氨丙基三甲氧基硅烷（APTES)注 射到上述溶液中，常溫攪拌10分鐘，于水熱反應(yīng)釜中，160°C下反應(yīng)4~8小時； b、 選擇合適截留分子量的透析袋，將步驟a反應(yīng)得到的溶液在水中透析3~5次，除去未 反應(yīng)的氨丙基三甲氧基硅烷（APTES)和檸檬酸三鈉，反應(yīng)粗產(chǎn)物經(jīng)透析、濃縮、沉淀、干燥從 而制得一種具有ClO識別功能的熒光硅納米粒子。
[0010] 作為優(yōu)化，步驟a中，所述梓檬酸三鈉溶液的濃度為34mg/ml。
[0011] 作為優(yōu)化，步驟a中，所述檸檬酸三鈉物和氨丙基三甲氧基硅烷（APTES)的物質(zhì)量 比為1 :8~9。
[0012] 作為優(yōu)化，步驟b中，透析袋的截留分子量為500。
[0013] 根據(jù)上述制備方法制備的具有ClO識別功能的熒光硅納米粒子，其具體的反應(yīng)過 程如下：
本發(fā)明中的熒光硅納米粒子，表面裸露大量氨基和部分羧基，這使得該硅納米粒子具 有較好的水溶性，且表面的氨基為供電子基團(tuán)，從而使該納米粒子具有較強(qiáng)的藍(lán)色熒光。眾 所周知，ClO是一種強(qiáng)氧化劑，而該硅納米粒子表面的氨基活性較高，容易被ClO氧化成硝 基或者亞硝基，而硝基和亞硝基是一類較強(qiáng)的吸電子基團(tuán)，從而會使硅納米粒子表面的吸 電子基團(tuán)增多，降低其熒光強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0014] 圖1為熒光硅納米粒子原子力掃描電鏡圖及其切片圖，可以看出該硅納米粒子分 布均勻，平均直徑為2納米左右。
[0015] 圖2為熒光硅納米粒子的紫外吸收譜圖，吸收峰位于346nm波長處。
[0016] 圖3為不同次氯酸根濃度時，熒光硅納米粒子（固含量：0. 03 wt%)的熒光發(fā)射光 譜變化圖（Xex = 360 nm，λΜ = 445 nm)，[C10 ]=0 (a)、l. 0X10 6 mol/L (b)、2. 0X10 6 mol/L (c)、3. 0X10 6 mol/L (d)、4. 0X10 6mol/L (e)、5. 0X10 6mol/L (f)、7. 0X10 6mol/ L (g)、l. 0X10 5mol/L (h)、4. 0X10 5mol/L (i)、7. 0X10 5mol/L (j)、l. 0X10 4mol/L (k)、 2.0X104mol/L (l)、4.0X104mol/L (m)、7.0X104mol/L (n)、1.0X103mol/L (〇)〇
[0017] 圖4為熒光強(qiáng)度變化值與次氯酸根濃度值的線性擬合曲線。
[0018] 圖5為各種陰離子對熒光硅納米粒子熒光強(qiáng)度的影響對比數(shù)據(jù)圖（固含量：0. 03 wt%，加入后的陰離子的濃度均為1.0 X 10 4 mol/L，1/1。為各陰離子加入前后的熒光硅納米 粒子在以360nm為激發(fā)波長，445nm為發(fā)射波長處熒光強(qiáng)度的比值)。
[0019] 圖6為各種陰離子分別與次氯酸根離子共存時對熒光硅納米粒子熒光強(qiáng)度的影 響對比數(shù)據(jù)圖（固含量：0.03 wt%，加入后的陰離子濃度均為LOX IO4 mol/L，1/1。為各陰 離子加入前后的熒光硅納米粒子在以360nm為激發(fā)波長，445nm為發(fā)射波長處熒光強(qiáng)度的 比值)。
[0020] 圖7為熒光硅納米粒子（固含量：0. 03 wt%)添加次氯酸根前后的壽命對比圖。
[0021 ] 圖8為水溶性熒光納米粒子的抗光漂白性能。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024] 實(shí)施例1 : 一種具有ClO識別功能的熒光硅納米粒子的制備方法，包括以下步驟： (1) 將適量檸檬酸三鈉溶于水中，配成IOmL溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)且無氧條件下，將相對檸 檬酸三鈉物質(zhì)量9倍的氨丙基三甲氧基硅烷（APTES )注射到上述溶液中，常溫攪拌10分鐘， 于水熱反應(yīng)釜中，160°C下反應(yīng)5小時； (2) 選擇截留分子量為500的透析袋，將步驟（1)反應(yīng)得到的溶液在水中透析4次，除 去未反應(yīng)的氨丙基三甲氧基硅烷（APTES)和檸檬酸三鈉，反應(yīng)粗產(chǎn)物經(jīng)透析、濃縮、沉淀、干 燥從而制得一種具有ClO識別功能的熒光納米粒子。
[0025] 實(shí)施例2 :次氯酸根的檢測實(shí)驗(yàn)： (1)取15個5ml比色皿，分別加入實(shí)施例1中所得的用pH=7的緩沖溶液稀釋至固含 量為0. 03 wt%的3ml熒光硅納米粒子水溶液，然后分別將濃度為0 (a)、1.0 X 10 3 mol/ L (b)、2.0X103 mol/L (c)、3.0X103 mol/L (d)、4.0X103mol/L (e)、5.0X103mol/L (f)、7.0X103mol/L (g)、0.01mol/L (h)、0.04mol/L (i)、0.07mo