一種基于納米金的功能化試紙膜及用于檢測(cè)鐵離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于離子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于納米金的功能化試紙膜及用于檢測(cè)鐵離子的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]鐵元素對(duì)人和動(dòng)物毒性很小，但水體中鐵化合物濃度為0.1?0.3毫克/升時(shí)(2~ 6 μΜ)，會(huì)影響水的色、嗅、味等。一些特殊工業(yè)對(duì)水中含鐵量要求較高，如紡織、造紙、釀造和食品工業(yè)等。中國規(guī)定生活飲用水的鐵含量最高容許濃度為0.3毫克/升(6 μ Μ)。血液中Fe3+過量會(huì)引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生很多自由基，破壞生物膜、磷脂結(jié)構(gòu)，對(duì)DNA和遺傳物質(zhì)也會(huì)造成損害。
[0004]Fe3+的檢測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)方面有著極其重要的作用。目前檢測(cè)Fe 3+的方法主要有原子吸收法、X熒光法光譜法、電感耦合等離子光譜和質(zhì)譜法聯(lián)用。這些傳統(tǒng)的方法需要大型且昂貴的設(shè)備和專業(yè)的操作人員，樣品前處理時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，且檢測(cè)成本高。難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的快速、專一性檢測(cè)。因此，如何解決對(duì)三價(jià)鐵離子的預(yù)富集，以及快速檢測(cè)水中三價(jià)鐵離子的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員有待解決的技術(shù)問題。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于納米金的功能化試紙膜，并提供采用該基于納米金的功能化試紙膜檢測(cè)鐵離子的方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種基于納米金的功能化試紙膜，在基底膜上覆有納米二氧化鈦涂層，該涂層上附著有通過巰基和氨基固定的納米金。所述的基底膜為普通濾紙、硝酸纖維素膜、醋酸纖維素膜、PVDF膜中的一種。
[0008]上述基于納米金的功能化試紙膜的制備方法，包括以下步驟:
1)配制AuNps-BSA溶液:在50-70°C條件下，將1.5mg殼聚糖溶于50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乙酸的溶液中，加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氯金酸溶液，在80-100°C條件下加熱攪拌回流，當(dāng)溶液由淡黃色變?yōu)樯罴t色時(shí)停止加熱，繼續(xù)攪拌直至冷卻到室溫，形成納米金溶液；將牛血清蛋白即BSA添加上述納米金溶液并混合均勻，使溶液中BSA的濃度為3 μΜ，形成AuNps-BSA 溶液；
2)浸泡改性:將基底膜置于無水乙醇中浸泡2-4小時(shí)，取出后，再置于40-70°C條件下干燥5-10分鐘；
3)接二氧化鈦處理:將步驟2)處理后的基底膜浸泡在鈦溶液中，放置于搖床上震蕩30分鐘，擦除基底膜表面的多余液體，使鈦溶液在基底膜上分布均勻，在40-70°C下干燥5-10分鐘；重復(fù)上述操作兩次；所述鈦溶液為體積比8~10:2~6:1的無水乙醇、鈦酸丁酯、冰醋酸配成的混勻溶液；
4)水解:將步驟3)處理后的基底膜放入去離子水中，在100-150°C下水解2-5小時(shí)，取出該基底膜置于40-70°C下干燥5-10分鐘，得到二氧化鈦覆膜的試紙膜；
5)接巰基:用無水乙醇為溶劑配制體積濃度為1%_5%的(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷，將步驟4)得到的試紙膜浸泡其中，并在80-120°C下反應(yīng)20-40分鐘；取出上述試紙膜，用去離子水沖洗若干次，置于40-70°C下干燥5-10分鐘；
6)接氨基:用無水乙醇為溶劑配制體積濃度為1%_5%的3-氨丙基三甲氧基硅烷，將步驟5)得到的試紙膜浸泡其中，置于80-120°C下反應(yīng)20-40分鐘；取出該試紙膜，用去離子水沖洗若干次，置于40-70°C下干燥5-10分鐘；
7)制備基于納米金的功能化試紙膜:將步驟6)中得到的試紙膜裁剪成條；將步驟I)制備的AuNps-BSA溶液均勻滴加到所述的試紙膜上，置于40-70°C下干燥5_10分鐘；重復(fù)上述操作三次，以增加試紙條上吸附的AuNps-BSA的量并加深顏色；制得基于納米金的功能化試紙膜。
[0009]—種檢測(cè)水中鐵離子的方法，包括以下步驟:
(1)取上述基于納米金的功能化試紙膜于5mL的離心試管中，依次加入125 μ L濃度為IM硫脲溶液、50 μ L濃度為4 M的鹽酸；
(2)加入50μ L待測(cè)溶液于上述離心試管中，定容到I mL，在45-70°C下水浴10-20分鐘，取出該試紙膜，用去離子水清洗若干次，置于40-70°C下干燥5-10分鐘；試紙膜褪色則定性檢測(cè)到鐵離子。
[0010]如果要實(shí)驗(yàn)定量檢測(cè)還應(yīng)包括步驟(3)用掃描儀掃取步驟(2)中的試紙膜的圖片，通過RGB分析得到G通道的改變值，帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線即可定量檢測(cè)出待測(cè)溶液的鐵離子濃度。
[0011]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明基于納米金的功能化試紙膜，采用基礎(chǔ)材料獲得，制備工藝容易控制。其中納米金制作采用殼聚糖還原法，由于殼聚糖的空間位阻效應(yīng)，使納米金更加穩(wěn)定，不易發(fā)生聚集現(xiàn)象；殼聚糖與基材膜發(fā)生結(jié)合，使納米金更好的固定在膜材上；同時(shí)還具有綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]2、檢測(cè)水中鐵離子的方法簡(jiǎn)單，無需對(duì)檢測(cè)樣進(jìn)行前處理，直接對(duì)Fe3+進(jìn)行快速檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)Fe3+的可視化檢測(cè)；對(duì)Fe 3+檢測(cè)專一性，排除其他重金屬離子的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度Fe3+的檢測(cè)，保證氣高的靈敏度。
[0013]3、本方法可以用于人血清中鐵離子的快速檢測(cè)，成本低廉，根據(jù)所檢測(cè)的鐵離子濃度不同，發(fā)生不同的顏色變，做到可視化檢測(cè)，檢測(cè)專一性好，避免其他離子干擾，檢測(cè)限低，不需要大型儀器，樣品不需要前處理，操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1-基于納米金的功能化試紙膜實(shí)物圖；
圖2-本發(fā)明的基于納米金的功能化試紙膜制備方法流程圖；
圖3-鐵離子檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線； 圖4-水溶液中不同濃度的鐵離子檢測(cè)效果圖；
圖5-本發(fā)明的抗離子干擾能力實(shí)驗(yàn)中不同離子的RGB變化值對(duì)比圖。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]—、一種基于納米金的功能化試紙膜:參見圖1，該試紙膜在基底膜上覆有納米二氧化鈦涂層，該涂層上附著有通過巰基和氨基固定的納米金。
[0019]其中，基底膜是普通濾紙、硝酸纖維素膜、醋酸纖維素膜和PVDF膜中的任一種均可。
[0020]二、上述基于納米金的功能化試紙膜的制備方法，如圖2所示，包括以下步驟:
1、納米金的合成(殼聚糖還原法):
I)配制AuNps-BSA溶液:在70°C條件下，將1.5mg殼聚糖溶于50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乙酸的溶液中，加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氯金酸溶液，在100°C條件下加熱攪拌回流，當(dāng)溶液由淡黃色變?yōu)樯罴t色時(shí)停止加熱，繼續(xù)攪拌直至冷卻到室溫，形成納米金溶液；
2 )將牛血清蛋白即BSA添加上述納米金溶液并混合均勻，使溶液中BSA的濃度為3 μ Μ，形成AuNps-BSA溶液；
2、基于納米金的功能化試紙膜的制備:
1)浸泡改性:將基底膜置于無水乙醇中浸泡3小時(shí)，再置于60°C條件下干燥10分鐘；
2)接二氧化鈦處理:將步驟I)處理后的基底膜浸泡在鈦溶液中，放置于搖床上震蕩30分鐘，擦除基底膜表面的多余液體，使鈦溶液在基底膜上分布均勻，在60°C下干燥10分鐘；重復(fù)上述操作兩次；所述鈦溶液為體積比10:3:1的無水乙醇、鈦酸丁酯、冰醋酸配成的混勻溶液；
3)水解:將步驟2)處理后的基底膜放入去離子水中，在140°C下水解4小時(shí)，取出該基底膜置于60°C下干燥10分鐘，得到二氧化鈦覆膜的試紙膜；
4)接巰基:用無水乙醇為溶劑配制體積濃度為3%的(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷，將步驟3)得到的試紙膜浸泡其中，并在100°C下反應(yīng)30分鐘；取出上述試紙膜，用去離子水沖洗若干次，置于60°C下干燥10分鐘；此時(shí)巰基通過化學(xué)鍵作用連接到濾紙片上。
[0021]5)接氨基:用無水乙醇為溶劑配制體積濃度為3%的3-氨丙基三甲氧基硅烷，將步驟4)得到的試紙膜浸泡其中，置于100°C下反應(yīng)30分鐘；取出該試紙膜，用去離子水沖洗若干次，置于60°C下干燥10分鐘；
6)制備基于納米金的功能化試紙膜:將步驟5)中得到的試紙膜裁剪成0.9cm*0.9cm大小的條狀；用I μ L移液槍將上述制備的AuNps-BSA溶液均勻滴加到所述的試紙膜上，置于60°C下干燥10分鐘；重復(fù)上述操作三次，以增加試紙條上吸附的AuNps-BSA的量并加深顏色；制得基于納米金的功能化試紙膜。
[0022]先在基底膜上覆納米二氧化鈦涂