一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其应用，其是在玻璃毛细管表面沉积一层修饰了叠氮基的纳米金颗粒，而得到所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管。当铜离子存在时，以抗坏血酸钠作为催化剂，还原二价铜为一价亚铜，在亚铜离子的催化下，1‑乙炔基4‑(三氟甲基)苯和毛细管内壁上的叠氮基发生1,3‑偶极环加成反应，从而将三氟甲基苯这个强疏水基团连接在内壁，以降低玻璃毛细管表面的亲水性，毛细管中液面的上升高度也随之降低，从而可实现对铜离子浓度高低的初步检测，通过控制毛细管表面叠氮基的接枝量，还有望进一步实现铜离子浓度的定量测量，且其易于携带，可操作性强，检测方便，有望在食品安全分析上得到广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其应用
本专利技术属于分析化学领域，具体涉及一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其在快速检测铜离子中的应用。
技术介绍
在自然界中，许多生物材料的表面润湿性都有出色的刺激响应性。外部刺激（例如DNA、抗衡离子、温度、溶剂、电势、pH等）可以改变刺激敏感材料的表面构象和/或形态，从而导致表面润湿行为的改变。在功能上与天然表面具有相似润湿性的刺激响应材料已被开发用于生物分离、药物递送系统、基于细胞的诊断、生物传感等。毛细现象是一种常见的与自然界润湿性相关的物理化学现象，即液体在狭窄空间中无需外力就能产生流动的能力，毛细管力会随着毛细管中润湿性的变化而改变，可以在不测量接触角（CA）的情况下产生视觉信号。因此，自然学习可以为构建智能和功能性材料提供令人兴奋的策略。铜离子是环境中主要的重金属污染物，而在生理系统中，铜离子水平的失衡与许多疾病有关，如贫血、癌症、心血管疾病等，因此，必须严格控制生活中铜(II)的含量。此外，由于Cu(II)具有不可生物降解的特性，会通过食物链积累，从而对人类产生负面影响。目前，许多分析方法已经用于铜离子的检测，如原子吸收光谱法、表面等离子体共振、耦合电感耦合等离子体质谱仪、光学发射光谱法、电感耦合等离子体等离子体共振散射光谱。但这些方法往往存在操作复杂、需要专业人员等劣势，因此，有必要开发一种快速、操作简单且便携的铜离子即时检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其可用于食品、环境中铜离子的便携式初步检测。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其制备方法包括以下步骤：（1）玻璃毛细管的清洗：将玻璃毛细管在60℃下于食人鱼溶液（98vol%H2SO4和30vol%H2O2以体积比7:3混合）中浸泡清洗2h，然后用乙醇和水各超声5min，再用N2吹干；（2）纳米金溶液的制备：先采用柠檬酸钠还原法制备粒径20nm左右的金种溶液，然后采用一步种子介导法，以巯基琥珀酸为还原剂制成粒径120nm左右的纳米金颗粒，经离心后将纳米金颗粒重新分散到水中，并调节pH为9.0，形成纳米金溶液；（3）玻璃毛细管表面的氨基化处理：将清洗后的玻璃毛细管于含10vol%γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）的乙醇溶液中浸泡2h，然后将多余的溶液去除，将玻璃毛细管用乙醇超声清洗5min，再用超纯水洗涤5遍，最后用N2吹干，使玻璃毛细管表面修饰上一层氨基；（4）玻璃毛细管表面的纳米金修饰：将步骤（3）表面氨基化处理后的玻璃毛细管在37℃下于步骤（2）所得纳米金溶液中浸没2h，使纳米金颗粒吸附在玻璃管壁上；（5）玻璃毛细管表面的叠氮修饰：在步骤（4）得到的表面修饰有纳米金颗粒的玻璃毛细管中注入浓度为10mg/mL的巯基-聚乙二醇-叠氮（SH-PEG-N3）溶液，37℃下反应12h，反应后用水清洗，再用N2吹干，制得所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管。所得刺激润湿响应性铜离子检测毛细管可用于铜离子的快速检测。其操作方法是在待测溶液中加入抗坏血酸钠和1-乙炔基4-(三氟甲基)苯，使体系中抗坏血酸钠的含量为2.0mM，1-乙炔基4-(三氟甲基)苯的含量为0.02-0.03mM；然后将所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管垂直与待测溶液液面进行接触，直到液柱不再上升（约10分钟），通过液柱上升高度判断待测溶液中铜离子含量的高低。本专利技术所得毛细管表面沉积有一层修饰了叠氮基的纳米金颗粒，使其可用于铜离子的检测，其检测原理是在铜离子存在条件下，抗坏血酸钠可催化二价铜还原为一价亚铜，在亚铜离子的催化下，1-乙炔基4-(三氟甲基)苯可与毛细管内壁上的叠氮基发生1,3-偶极环加成反应，从而将强疏水性的三氟甲基苯基团连接在毛细管内管壁上，以降低毛细管表面的亲水性，进而使毛细管中液面的上升高度也随之降低，从而可实现对铜离子浓度高低的初步检测，且通过控制毛细管表面叠氮基的接枝量，还可进一步实现铜离子浓度的定量测量。本专利技术的显著优点在于：本专利技术制备的刺激润湿响应性铜离子检测毛细管易于携带，可操作性强，采用其进行铜离子的检测，无需先进的仪器，因此在食品安全分析等领域具有广阔的应用前景。附图说明图1为实施例1中滴加不同浓度铜离子待测溶液后，盖玻片表面的接触角变化情况图。图2为实施例2中加入不同浓度铜离子待测溶液后，刺激润湿响应性铜离子检测毛细管中液面高度的变化情况图。具体实施方式一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其制备方法包括以下步骤：（1）玻璃毛细管的清洗：将玻璃毛细管在60℃下于食人鱼溶液（98vol%H2SO4和30vol%H2O2以体积比7:3混合）中浸泡清洗2h，然后用乙醇和水各超声5min，再用N2吹干；（2）金种溶液的制备：采用柠檬酸钠还原法制备粒径20nm左右的金种溶液，其具体是在合成前，将需使用的玻璃器皿均用王水（HCl:HNO3=3:1）浸泡过夜，然后用流动的自来水冲洗10min，接着用超纯水超声清洗干净，最后氮气吹干；然后在装有磁力搅拌子的250mL三口烧瓶中加入100mL、0.01wt%的HAuCl4溶液，将磁力搅拌器的转数调至800rpm，使其混合均匀，在油浴中加热至120℃并持续搅拌回流20min，随后保持油浴加热，并迅速加入现配的10mL、1wt%的柠檬酸钠溶液，期间溶液颜色逐渐变红，20min后，溶液颜色变为酒红色，表明金种溶液的形成，停止加热，在搅拌下降温至室温，备用；（3）纳米金溶液的制备：采用一步种子介导法，以巯基琥珀酸为还原剂制成粒径120nm左右的纳米金颗粒，其具体是在250mL圆底烧瓶中添加0.80mL、5×10-3M的HAuCl4溶液，0.05mL金种溶液，然后混合加水稀释至50mL，再在烧瓶中加入0.24mL、0.01M的巯基琥珀酸，搅拌半小时，获得粒径约为120nm的纳米金颗粒；最后将所得纳米金颗粒经离心后重新分散到二次水中，并调节pH为9.0，形成纳米金溶液；（4）玻璃毛细管表面的氨基化处理：将清洗后的玻璃毛细管于含10vol%APTES的乙醇溶液中浸泡2h，然后将多余的溶液去除，将玻璃毛细管用乙醇超声清洗5min，再用超纯水洗涤5遍，最后用N2吹干，使玻璃毛细管表面修饰上一层氨基；（5）玻璃毛细管表面的纳米金修饰：将步骤（4）表面氨基化处理后的玻璃毛细管在37℃下于步骤（3）所得纳米金溶液中浸没2h，使纳米金颗粒吸附在玻璃管壁上；（6）玻璃毛细管表面的叠氮修饰：在步骤（5）得到的表面修饰有纳米金颗粒的玻璃毛细管中注入浓度为10mg/mL的SH-PEG-N3溶液，37℃下反应12h，反应后用水清洗，再用N2吹干，制得所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管。本专利技术刺激润湿响应性铜离子检测毛细管用于铜离子检测的原理是在铜离子存在条件下，抗坏血酸钠可催化二价铜还原为一价亚铜，在亚铜离子的催化下，1-乙炔基4-(三氟甲基)苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：/n（1）将玻璃毛细管于食人鱼溶液中进行清洗；/n（2）制备粒径为120nm的纳米金颗粒，将其重新分散到水中，并调节pH为9.0，形成纳米金溶液；/n（3）将步骤（1）清洗后的玻璃毛细管进行表面氨基化处理；/n（4）将步骤（3）表面氨基化处理后的玻璃毛细管浸没在步骤（2）所得纳米金溶液中进行修饰；/n（5）在步骤（4）得到的修饰有纳米金颗粒的玻璃毛细管中注入SH-PEG-N

【技术特征摘要】
1.一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
（1）将玻璃毛细管于食人鱼溶液中进行清洗；
（2）制备粒径为120nm的纳米金颗粒，将其重新分散到水中，并调节pH为9.0，形成纳米金溶液；
（3）将步骤（1）清洗后的玻璃毛细管进行表面氨基化处理；
（4）将步骤（3）表面氨基化处理后的玻璃毛细管浸没在步骤（2）所得纳米金溶液中进行修饰；
（5）在步骤（4）得到的修饰有纳米金颗粒的玻璃毛细管中注入SH-PEG-N3溶液进行反应，反应后用水清洗，再用N2吹干，制得所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管。


2.根据权利要求1所述的刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其特征在于：步骤（1）所述清洗具体是在60℃下于食人鱼溶液中清洗2h，然后用乙醇和水各超声5min，再用N2吹干；
所用食人鱼溶液是将98vol%H2SO4和30vol%H2O2按体积比7:3混合制得。


3.根据权利要求1所述的刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其特征在于：步骤（2）具体是先采用柠檬酸钠还原法制备粒径20nm的金种溶液，然后采用一步种子介导法，以巯基琥珀酸为还原剂制成所述纳米金颗粒。


4.根据权利要求1所述的刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其特征在于：步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗芳，陈舒婷，林振宇，郭隆华，邱彬，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35