一种信号放大的高灵敏水环境中Hg制造技术

本发明专利技术公开了一种信号放大的高灵敏水环境中Hg

Hg2+ detection method for signal amplification in high sensitive water environment

The invention discloses a method for detecting Hg2+ in high sensitive water environment of signal amplification. The detection method comprises the following steps: first synthesis and modification of nucleic acid probe of magnetic nanoparticles, and combined with the rolling circle amplification technology and magnetic separation and enrichment technology to construct the system of detection method, then the fluorescence intensity of the scanning of the different concentration of Hg2+ samples of PBS buffer, linear range between Hg2+ concentration and fluorescence intensity the application of detection method; detection system on Hg2+ content of real environmental water samples, the standard addition method, the recovery rate was calculated, the actual application and evaluation of detection methods. The method of the invention not only can achieve the detection results of traditional method, and has good selectivity; fast response speed, simple operation and low cost; the fluorescence signal is strong and stable, the experimental method and the repeatability of fluorescence signal discernible in complex environments knowledge, the application of detection methods has been strong guarantee.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学分析和生物检测
，具体涉及一种信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法。
技术介绍
汞在自然界中主要以单质和化合物的状态存在。单质汞即元素汞亦称为金属汞。汞的化合物又可分为有机汞化合物和无机汞化合物两大类。金属汞中毒常以汞蒸气的形式引起。由于汞蒸气具有高度的扩散性和较大的脂溶性，通过呼吸道进入肺泡，经血液循环运至全身。血液中的金属汞进入脑组织后，被氧化成汞离子，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量，就会对脑组织造成损害。另外一部分汞离子转移到肾脏。甲基汞在人体肠道内极易被吸收并分布到全身，大部分蓄积到肝和肾中，分布于脑组织中的甲基汞约占15％，但脑组织受损害的则先于其它各组织，主要损害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经。因此，甲基汞中毒主要为神经系统症状。日本著名的公害病——水俣病即为甲基汞慢性中毒。汞离子(Hg2+)是无机汞存在的最常见和最稳定的形式之一，由于其具有良好的水溶性和生物累积性，因而对水生生物以及人类健康具有严重的危害。为了防止汞中毒事件发生，《中华人民共和国环境保护法》所制定的生活饮用水和农田灌溉水的水质标准中都规定汞含量不得超过0.001mg/L。目前，国内外已经有许多灵敏度和特异性较好的Hg2+检测方法逐渐运用到实践中。传统的Hg2+检测方法主要有原子(吸收、发射、荧光)光谱法、高效液相色谱法及电感耦合等离子质谱仪等。尽管这些检测方法能够得到比较精确r>的检测结果，但这些方法依赖大型仪器设备、耗费耗时、需进行样品预处理，且需要专门的技术人员进行操作，检测成本高，很难满足现场快速检测的要求。近年来研究表明，Hg2+能特异性地与两个胸腺嘧啶碱基(T)结合形成稳定的T-Hg2+-T结构。基于Hg2+的这一特殊性质，已经发展了多种Hg2+检测方法，如荧光分析法、电化学分析法和比色法等。其中，电化学分析法具有灵敏度高、响应速度快等优势，但是存在检测方法容易受到环境介质等因素的干扰以及信号稳定性较差等问题；比色法操作简单、不需要大型仪器设备，但是其灵敏度较低。荧光分析法由于能够很好的解决信号干扰以及具有良好的选择性和灵敏度等特性，近年来受到了研究者的亲睐。传统的荧光分析法由于采用的是具有短寿命荧光性质的染料，因而在检测应用中容易受到检测体系本身荧光以及生物体内源荧光的干扰，使得检测方法的背景信号偏高，影响检测方法的信噪比。因此，目前而言，发展一种快速、简便、稳定性和特异性好的环境水体中Hg2+的检测方法是必要的。
技术实现思路
为了能够有效地降低在环境水体中Hg2+含量检测中存在的检测信号易受干扰、信号不稳定以及背景信号强等问题，并提高检测信号的可辨识度与稳定性，本专利技术的目的在于提供一种基于滚环扩增技术和磁性Fe3O4纳米颗粒的Hg2+含量检测方法。通过本专利技术方法，实现了缓冲液以及实际环境水体样本Hg2+含量的简单、快速、稳定和特异性的检测。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法，包括以下步骤：(1)合成氨基修饰磁性Fe3O4纳米颗粒NH2-Fe3O4，配制NH2-Fe3O4溶液；(2)捕获探针H1修饰NH2-Fe3O4，配制H1-Fe3O4纳米颗粒溶液；(3)配制不同浓度Hg2+的溶液；(4)缓冲液中Hg2+含量检测；(5)准备待测环境水体样本；(6)标准加入法检测待测环境水体样本中Hg2+含量。优选的，所述步骤(1)的具体步骤如下：将2.0质量份FeCl3·6H2O、14.0质量份1,6-己二胺及4.0质量份无水醋酸钠溶解于60体积份乙二醇中形成混合溶液；然后将混合溶液在55℃条件下搅拌完全溶解形成透明溶液；随后将透明溶液转移到高压反应釜中，200℃反应6.0h；反应结束后将得到的产物(即氨基修饰磁性Fe3O4纳米颗粒NH2-Fe3O4)用超纯水和无水乙醇清洗以完全去除多余的溶剂与反应材料；最后将NH2-Fe3O4分散于超纯水中，4.0℃保存待用。更优选的，所述FeCl3·6H2O、1,6-己二胺、无水醋酸钠、乙二醇、无水乙醇均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。更优选的，所述搅拌为机械搅拌，转速约为600rpm/min；所述高压反应釜为不锈钢内衬聚四氟乙烯反应釜(内衬容积为100mL)。优选的，所述步骤(2)的具体步骤如下：取5.0体积份用PBS缓冲液分散的、浓度为0.02mg/mL的NH2-Fe3O4溶液，与2.0体积份用PBS缓冲液稀释配制的体积分数为2.5％的戊二醛溶液，室温(25℃～28℃)剧烈震荡反应3.0h，使纳米颗粒表面醛基修饰，即形成CHO-Fe3O4纳米颗粒；将CHO-Fe3O4纳米颗粒磁性分离并用PBS缓冲液洗涤去除多余的戊二醛；随后重新分散于5.0体积份PBS缓冲液中，并将0.02体积份浓度为1.0×10-5mol/L的捕获探针H1加入其中，震荡反应3.0h；反应完毕后，加入0.2体积份浓度为1.0×10-6mol/L的硼氢化钠溶液氧化封闭未反应的醛基；磁性分离、PBS缓冲液清洗，所得捕获探针H1修饰Fe3O4纳米颗粒(即H1-Fe3O4纳米颗粒)最终分散于PBS缓冲液(pH＝8.0)中于4.0℃保存待用。更优选的，所述PBS缓冲液的pH值为8.0，由Na2HPO4、NaH2PO4和NaCl配制而成。优选的，步骤(3)所述的不同浓度Hg2+的溶液的配制：称取0.01713质量份Hg(NO3)2·H2O，加入1.0体积份硝酸溶液(硝酸溶液中硝酸与水的体积比＝1:1)，加少量水溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得到浓度为5.0×10-5mol/L的Hg2+溶液并贮存在密闭的玻璃瓶中。不同浓度Hg2+的溶液由此溶液稀释而来。更优选的，所述不同浓度Hg2+的溶液浓度分别为：0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、15.0nmol/L。优选的，步骤(4)所述缓冲液中Hg2+含量检测的具体步骤为：准备一系列离心管，分别加入0.02体积份不同浓度Hg2+溶液、0.01体积份1.0μmol/L信号探针H2、H3，以及2.0体积份H1-Fe3O4纳米颗粒溶液；上述混合溶液室温(25℃～28℃)反应20.0min，随后磁性分离去除上清液，PBS缓冲液洗涤去除未反应物质；洗涤完毕后，磁性纳米颗粒体系悬浮液加热到95℃后迅速在冰水混合物中冷却以有效释放信号探针H2和H3；最后磁性分离，测定上清液荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)合成氨基修饰磁性Fe3O4纳米颗粒NH2‑Fe3O4，配制NH2‑Fe3O4溶液；(2)捕获探针H1修饰NH2‑Fe3O4，配制H1‑Fe3O4纳米颗粒溶液；(3)配制不同浓度Hg2+的溶液；(4)缓冲液中Hg2+含量检测；(5)准备待测环境水体样本；(6)标准加入法检测待测环境水体样本中Hg2+含量。

【技术特征摘要】
1.一种信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法，其特征在于，包括以下
步骤：
(1)合成氨基修饰磁性Fe3O4纳米颗粒NH2-Fe3O4，配制NH2-Fe3O4溶液；
(2)捕获探针H1修饰NH2-Fe3O4，配制H1-Fe3O4纳米颗粒溶液；
(3)配制不同浓度Hg2+的溶液；
(4)缓冲液中Hg2+含量检测；
(5)准备待测环境水体样本；
(6)标准加入法检测待测环境水体样本中Hg2+含量。
2.根据权利要求1所述的信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法，其特
征在于，所述步骤(1)的具体步骤如下：将2.0质量份FeCl3·6H2O、14.0质量
份1,6-己二胺及4.0质量份无水醋酸钠溶解于60体积份乙二醇中形成混合溶液；
然后将混合溶液在55℃条件下搅拌完全溶解形成透明溶液；随后将透明溶液转
移到高压反应釜中，200℃反应6.0h；反应结束后将得到的NH2-Fe3O4用超纯水
和无水乙醇清洗，然后分散于超纯水中，4.0℃保存待用。
3.根据权利要求1所述的信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法，其特
征在于，所述步骤(2)的具体步骤如下：取5.0体积份用PBS缓冲液分散的、
浓度为0.02mg/mL的NH2-Fe3O4溶液，与2.0体积份用PBS缓冲液稀释配制的
体积分数为2.5％的戊二醛溶液，室温震荡反应3.0h，形成CHO-Fe3O4纳米颗粒；
将CHO-Fe3O4纳米颗粒磁性分离并用PBS缓冲液洗涤；随后重新分散于5.0体
积份PBS缓冲液中，并将0.02体积份浓度为1.0×10-5mol/L的捕获探针H1加
入其中，震荡反应3.0h；反应完毕后，加入0.2体积份浓度为1.0×10-6mol/L
的硼氢化钠溶液；磁性分离、PBS缓冲液清洗，所得H1-Fe3O4纳米颗粒分散于
PBS缓冲液中于4.0℃保存待用。
4.根据权利要求1所述的信号放大的高灵敏水环境中Hg2+检测方法，其特

\t征在于，步骤(3)的具体步骤如下：称取0.01713质量份Hg(NO3)2·H2O，加入
1.0体积份硝酸溶液，加水溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混
匀，得到浓度为5.0×10-5mol/L的Hg2+溶液；将此溶液稀释得到不同浓度Hg2+的溶液。
5.根据权利要求1所述的信号放大的高灵敏水...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄大伟，吕笑笑，牛承岗，虢清伟，邴永鑫，崔恺，洪伟，张政科，卓琼芳，林健聪，
申请(专利权)人：环境保护部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44