基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法技术

本发明专利技术公开了基于BPEI‑CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法，包括以下步骤：支链聚乙烯亚胺BPEI在铜离子和抗坏血酸AA的共同作用下反应生成具有荧光性质的BPEI‑CuNCs；将待测样品加入到含有BPEI‑CuNCs的缓冲溶液中，基于BPEI‑CuNCs荧光探针检测铜离子的浓度。通过荧光光谱仪，在激发波长为360nm，检测发射波长为430nm的荧光强度，根据Cu

Rapid detection of copper ion based on bpei cuncs fluorescent probe

【技术实现步骤摘要】
基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法
本专利技术涉及金属离子的检测领域，具体涉及基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法。
技术介绍
铜(Copper)作为动植物和人类生长发育所必须的微量元素，起着促进动植物生长的重要作用。铜元素对人体健康至关重要，在Cu(I)/Cu(II)的氧化还原活性过程中，对许多酶有催化和辅助作用；但它也可能会促进活性氧类(ROS)的生成，从而干扰细胞信号的传导，破坏细胞结构，导致细胞凋亡。高浓度的铜离子也会引起肝硬化、吐逆、运动障碍和知觉神经紊乱等现象，影响生物的正常生长发育，严重时可能会导致死亡。此外，如果铜长期积累在神经元细胞质中，会引起运动障碍和神经紊乱，严重时则会导致阿尔兹海默症、震颤麻痹和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等疾病。因此，样本中铜离子的检测及其含量的精确测定，无论是对环境保护还是人类健康都具有重要意义。世界卫生组织WHO规定饮用水中铜含量的最高阈值为2mg/kg，美国环保局EPA规定的标准为1.0mg/L。我国生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)也规定了饮用水中铜含量的限值为1.0mg/L关于重金属铜离子的检测方法很多样，除了中华人民共和国环境保护标准(HJ486-2009)规定的原子吸收分光光度法以外，还有火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法、伏安法、比色法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、原子荧光光谱法等，这些方法具有操作复杂、需要依赖大型仪器、成本较高等不足。因此，建立一种简单快速、高选择、高灵敏度的Cu2+检测方法十分有必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法，该方法操作简单，选择性高，灵敏度高，不需要依赖大型的设备仪器，对检测环境和时间要求不严格。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法，包括以下步骤：1)支链聚乙烯亚胺BPEI在铜离子和抗坏血酸AA的共同作用下反应生成具有荧光性质的BPEI-CuNCs；2)将待测样品加入到含有BPEI-CuNCs的缓冲溶液中，基于BPEI-CuNCs荧光探针检测铜离子的浓度。步骤1)中，BPEI-CuNCs由以下步骤制成的：将去离子水和BPEI混合均匀，然后加入CuSO4溶液，置于空气恒温摇床上搅拌10min；最后加入AA，在室温条件下振荡两天，过滤后得到BPEI-CuNCs溶液。进一步的，BPEI-CuNCs溶液中PEI浓度为0.36mg/mL；CuSO4与AA的摩尔比为1∶1。步骤2)中，缓冲溶液为含0.03％CTAB的柠檬酸盐缓冲液，其pH值为4，浓度为20mmol/L。步骤2)具体包括以下步骤：将不同浓度的铜离子加入到BPEI-CuNCs和20mmol/L，pH4含0.03％CTAB的柠檬酸盐缓冲液中，混合均匀，反应结束后，在激发波长为360nm，检测发射波长为430nm的荧光强度，以铜离子的浓度为横坐标，空白荧光强度值与含有铜离子的荧光强度值的差值为纵坐标作图，得到线性回归方程，检测铜离子的浓度。进一步的，铜离子、BPEI-CuNCs、缓冲液的体积比为1∶2∶16。进一步的，线性回归方程为y＝1.3588x+10.744，R2＝0.9752，铜离子的最低检出限为0.01μmol/L。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下的优势：1)操作简单，用时短，灵敏方便，不需要依赖大型的设备仪器，对检测环境和时间要求不严格；2)特异性好，具有良好的选择性，其他金属离子受干扰小，如Al3+、Cd2+、Fe2+、Mg2+、Pb2+，使用该方法检测铜离子时，可以排除样品中其他金属离子的干扰，结果更加可靠；3)铜离子的最低检出限为0.01μmol/L，低于生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)规定的1.0mg/L(约15.74μmol/L)限值；且铜离子加标实验回收率达96％-99％，BPEI-CuNCs探针在实际样本中对离子的检测具有准确性和可靠性，可适用于生活中对Cu2+定性定量的检测。附图说明图1是BPEI-CuNCs检测Cu2+的工作原理图；图2是BPEI-CuNCs的电镜图；图3是BPEI-CuNCs的荧光光谱图；图中，A为BPEI-CuNCs稀释10倍后的荧光光谱图；B为BPEI-CuNCs(原溶液)的荧光光谱图，设定的检测光波长Em＝430nm、Ex＝360nm；图4是铜离子浓度与Δ荧光强度之间的关系图；图5是BPEI-CuNCs检测不同重金属离子的荧光强度对比图；图中，不同重金属离子的浓度均为50μmol/L；图6是铜离子加标实验中各水样的回收率；图中，各水样的铜离子浓度为50μmol/L。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术，但这些实施例并不用来限制本专利技术。实施例11)BPEI-CuNCs的制备BPEI-CuNCs采用抗坏血酸还原法制备。在洗净并烘干的烧杯中依次加入48.09mL去离子水和1.91mL9.4mmol/LBPEI，混合均匀，然后加入835μL10mmol/LCuSO4溶液，置于空气恒温摇床上搅拌10min。最后加入835μL100mmol/LAA，在室温条件下振荡两天，过滤后备用。合成的BPEI-CuNCs溶液颜色随时间变化从蓝色逐渐变浅、最后变为草绿色，最终BPEI-CuNCs溶液中PEI浓度为0.36mg/mL。利用荧光光谱仪测量BPEI-CuNCs的荧光光谱，当Ex＝360nm时在430nm附近有一个吸收峰。2)缓冲溶液的制备为了使缓冲溶液更加稳定，加入了少量的阳离子表面活性剂即CTAB溶液。首先，将65.5mL0.1M柠檬酸溶液和34.5mL0.1M柠檬酸钠溶液充分混匀，利用雷磁pH计调节pH至4，得到100mmol/L的柠檬酸盐缓冲溶液(pH＝4)。然后取10mL100mmol/L柠檬酸盐缓冲溶液、15mL0.1％CTAB与25mL去离子水混合，配制成20mmol/L柠檬酸盐缓冲溶液(0.03％CTAB，pH＝4)，备用。3)Cu2+标准浓度梯度曲线绘制取1.5mL离心管，依次加入800μL20mmol/LpH4柠檬酸盐缓冲溶液(0.03％CTAB)、100μLBPEI-CuNCs和50μL不同浓度的Cu2+离子，每组浓度制备三次。最终检测的Cu2+离子浓度梯度范围为0～500μmol/L。利用荧光光谱仪360nm波长的激发光，扫描400nm～650nm区间的荧光光谱。如图4所示，提取出峰值430nm处的荧光强度数据，将0μmol/LCu2+离子浓度的荧光强度减去各浓度的荧光强度，得到关于Cu2+离子浓度梯度的荧光强度差值ΔF，平均三个差值并计算标准偏差。选取Cu2+浓度(0.1～10μmol/L)与Δ荧光强度值作图，得到二者的线性曲线，画出趋势线和误差棒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)支链聚乙烯亚胺BPEI在铜离子和抗坏血酸AA的共同作用下反应生成具有荧光性质的BPEI-CuNCs；/n2)将待测样品加入到含有BPEI-CuNCs的缓冲溶液中，基于BPEI-CuNCs荧光探针检测铜离子的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.基于BPEI-CuNCs荧光探针快速检测铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)支链聚乙烯亚胺BPEI在铜离子和抗坏血酸AA的共同作用下反应生成具有荧光性质的BPEI-CuNCs；
2)将待测样品加入到含有BPEI-CuNCs的缓冲溶液中，基于BPEI-CuNCs荧光探针检测铜离子的浓度。


2.根据权利要求1所述的检测铜离子的方法，其特征在于，步骤1)中，所述BPEI-CuNCs由以下步骤制成的：将去离子水和BPEI混合均匀，然后加入CuSO4溶液，置于空气恒温摇床上搅拌10min；最后加入AA，在室温条件下振荡两天，过滤后得到BPEI-CuNCs溶液。


3.根据权利要求2所述的检测铜离子的方法，其特征在于，BPEI-CuNCs溶液中PEI浓度为0.36mg/mL；所述CuSO4与所述AA的摩尔比为1∶1。


4.根据权利要求1所述的检测铜离子的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胎花，宫磊，黄磊，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32