基于氨基功能化磁性微球的檢測(cè)新技術(shù)研究.pdf

1、磁性微球，是一種新型功能材料，磁響應(yīng)性強(qiáng)，能高效、快速分離，近年來(lái)在核酸提取、手性分離富集等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。通過對(duì)其表面改性，修飾無(wú)機(jī)或有機(jī)的功能基團(tuán)使其具有特殊性質(zhì)，從而能夠滿足不同應(yīng)用的需要。本論文在實(shí)驗(yàn)室原有工作基礎(chǔ)上，通過對(duì)四氧化三鐵為內(nèi)核的納米磁性材料進(jìn)行修飾，制備獲得表面氨基功能化修飾的磁性微球。利用微球表面氨基在不同條件下對(duì)金屬離子的吸附特性，分別構(gòu)建了基于氨基功能化的磁性微球（MNP-NH2）與銀離子高效吸附的同

2、型半胱氨酸（Homocysteine，HCY）原子吸收光譜檢測(cè)新技術(shù)以及基于MNP-NH2與鉛離子吸附的水中鉛離子凈化技術(shù)，相關(guān)研究不僅進(jìn)一步拓展了磁性微球的應(yīng)用范圍，同時(shí)也是原子吸收光譜(AtomicAbsorptionSpectrophotometer，AAS)在非金屬元素檢測(cè)方面的有益探索。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1．建立了基于MNP-NH2的水中Pb2+吸附凈化技術(shù)。
　　實(shí)驗(yàn)對(duì)MNP-NH2與Pb2+結(jié)

3、合條件進(jìn)行了優(yōu)化，利用吸附等溫線對(duì)吸附機(jī)制進(jìn)行了初步研究。實(shí)驗(yàn)研究了MNP-NH2用量、pH值、吸附次數(shù)、吸附時(shí)間對(duì)MNP-NH2和Pb2+吸附效果的影響，在優(yōu)化好的條件下考察了MNP-NH2對(duì)Pb2+吸附容量、吸附等溫線。實(shí)驗(yàn)同時(shí)考察了MNP-NH2再生時(shí)洗脫劑濃度、洗脫時(shí)間、MNP-NH2再生次數(shù)等條件以及水中常見離子的干擾情況，并應(yīng)用于實(shí)際水樣Pb2+的凈化實(shí)驗(yàn)。
　　結(jié)果表明：（1）吸附實(shí)驗(yàn)：在pH3.0~5.0范圍內(nèi)，M

4、NP-NH2對(duì)Pb2+吸附效果較好，吸附效率在69.8％~59.1%之間，pH＜3.0或pH＞5.0時(shí)MNP-NH2對(duì)Pb2+的吸附效率偏低，吸附實(shí)驗(yàn)在pH5.0的條件下進(jìn)行；Pb2+與MNP-NH2在較短時(shí)間內(nèi)即可結(jié)合并達(dá)到平衡，實(shí)驗(yàn)用10min為MNP-NH2對(duì)Pb2+的吸附時(shí)間；每10mgMNP-NH2可吸附101.4ng的Pb2+；MNP-NH2用量小于20.0mg時(shí)，隨著用量的增加，對(duì)Pb2+吸附效率增加，當(dāng)MNP-NH2用量

5、大于等于20.0mg以后，增大MNP-NH2用量，吸附率不再變化；根據(jù)所擬合的吸附等溫線，被吸附的Pb2+是以平置狀態(tài)排列。（2）MNP-NH2再生實(shí)驗(yàn)：選擇體積分?jǐn)?shù)5%的硝酸為洗脫劑，在短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)物與磁珠的解離，以5min為洗脫磁珠使其再生的時(shí)間；實(shí)驗(yàn)制備的氨基功能化磁性微球?qū)λ秀U離子的吸附可反復(fù)使用10次左右，之后MNP-NH2其對(duì)鉛離子的吸附率開始下降。（3）干擾實(shí)驗(yàn)：研究了水中常見的K+、Na+、Ni2+、Mg2+、

6、SO42-、Mn2+、Cr3+、Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、NO3-等對(duì)MNP-NH2吸附Pb2+的影響，結(jié)果表明MNP-NH2吸附Pb2+具有較好的抗干擾性能；（4）樣品測(cè)定：在優(yōu)化好的條件下，實(shí)驗(yàn)對(duì)MNP-NH2對(duì)不同水樣中Pb2+的去除效果做了研究并且研究了吸附次數(shù)對(duì)吸附效果的影響，樣品實(shí)驗(yàn)用污水處理廠水、自來(lái)水、海河水三種水樣，結(jié)果表明，隨著吸附次數(shù)的增加，MNP-NH2吸附Pb2+吸附效率增加，一次吸附效率接近60

7、%，二次吸附效率近80%，三次吸附效率近94%，本方法對(duì)水中Pb2+具有較好的吸附凈化效果很好。
　　2.建立了基于MNP-NH2競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合的HCY原子吸收光譜檢測(cè)新技術(shù)。
　　前期研究結(jié)果表面，表面-NH2功能化的磁性微球在一定條件下對(duì)銀離子具有較好的吸附特性，而HCY上的巰基與銀離子也有很強(qiáng)的結(jié)合能力，本研究利用MNP-NH2與銀離子結(jié)合能力弱于巰基與銀離子結(jié)合能力的特性，在制備銀離子與MNP-NH2共價(jià)偶聯(lián)復(fù)合體系的基礎(chǔ)

8、上進(jìn)一步引入HCY，結(jié)合在磁珠復(fù)合體系中的銀離子由于巰基的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合釋放到溶液中，磁分離后利用AAS通過測(cè)定體系中銀離子的濃度間接實(shí)現(xiàn)HCY的定量測(cè)定。實(shí)驗(yàn)對(duì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各個(gè)實(shí)驗(yàn)條件，包括AAS測(cè)定Ag+方法、MNP-NH2-Ag的制備條件（銀離子濃度、氨水用量、MNP-NH2-Ag洗液pH、緩沖液pH值、銀混合液與MNP-NH2反應(yīng)時(shí)間）、MNP-NH2-Ag與HCY結(jié)合條件（反應(yīng)pH值、MNP-NH2-Ag與HCY反應(yīng)時(shí)間），干擾實(shí)

9、驗(yàn)等條件進(jìn)行了優(yōu)化。
　　結(jié)果表明：（1）按照生活飲用水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB5750-2006）Ag+測(cè)定方法，通過優(yōu)化，在測(cè)定波長(zhǎng)338.3nm，于150℃干燥10s，500℃灰化23s，1800℃原子化3s，進(jìn)樣體積為10μL的條件下，AAS測(cè)定銀離子0.0~100.0μg/L范圍內(nèi)具有良好的線性擬合；（2）氨水用量在2.0~2.5mL之間時(shí)響應(yīng)信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)合RSD等因素，實(shí)驗(yàn)選擇2.5mL氨水作制備銀氨絡(luò)合物；在MNP-NH2

10、-Ag洗液pH12.0的時(shí)候，響應(yīng)信號(hào)達(dá)到最大，洗液pH值大于12.0以后響應(yīng)信號(hào)又開始減小。選擇pH12.0為MNP-NH2-Ag洗液的最適pH值；在pH6.5~9.5的范圍內(nèi)，響應(yīng)信號(hào)隨pH改變基本沒變化，考慮pH值偏低，HCY的存在狀態(tài)會(huì)改變，選擇緩沖液的pH值為9.0；銀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度在5.0mg/L~7.5mg/L的范圍內(nèi)響應(yīng)信號(hào)較好，實(shí)驗(yàn)最終選擇5mg/L銀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度來(lái)制備MNP-NH2-Ag；銀氨絡(luò)合物與MNP-NH2反應(yīng)

11、在短時(shí)間內(nèi)即可完成，選擇10min為最終的混合時(shí)間。(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含有巰基的半胱氨酸（CYS）對(duì)本反應(yīng)體系同時(shí)存在響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了兩種含有巰基氨基酸對(duì)MNP-NH2-Ag的響應(yīng)，且反應(yīng)體系的pH與兩種氨基酸的響應(yīng)信號(hào)相關(guān)，實(shí)驗(yàn)通過優(yōu)化體系的pH實(shí)現(xiàn)了兩種氨基酸的同時(shí)測(cè)定。在pH值11.0時(shí)HCY和CYS與MNP-NH2-Ag的響應(yīng)相同，實(shí)驗(yàn)選擇pH11.0的磷酸鹽緩沖液作為MNP-NH2-Ag洗液；MNP-NH2-Ag與HCY反應(yīng)時(shí)間

12、不影響響應(yīng)信號(hào)，綜合考慮，MNP-NH2-Ag與HCY反應(yīng)時(shí)間定為30min。
　　3．建立了血清中HCY的AAS定量測(cè)定方法。
　　在以上工作基礎(chǔ)上，將建立的HCY原子吸收光譜檢測(cè)新技術(shù)應(yīng)用于血液樣品中HCY的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)對(duì)血液樣品前處理?xiàng)l件進(jìn)行了優(yōu)化。當(dāng)絲氨酸、VB6同時(shí)存在于反應(yīng)介質(zhì)中時(shí)，利用胱硫醚-β合成酶(Cystathionine-β-synthetase，CBS)能使HCY轉(zhuǎn)化為不含巰基的L-胱硫醚，而CYS不發(fā)

13、生轉(zhuǎn)化的特性，通過兩步測(cè)定方法建立了血液樣品中HCY的檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)對(duì)影響樣品測(cè)定的各個(gè)因素，如樣品中二硫鍵的打開、大分子蛋白去除等條件進(jìn)行了優(yōu)化，考察了血液樣品中存在的多種氨基酸的干擾、建立了血液樣品測(cè)定方法的工作曲線、樣品檢出限、工作曲線線性范圍的實(shí)驗(yàn)、方法的回收率等性能，并與目前廣泛使用的酶免疫分析HCY測(cè)定方法進(jìn)行了對(duì)照實(shí)驗(yàn)。
　　結(jié)果表明：（1）通過加入硼氫化鈉可打開樣品中以二硫鍵等形式存在的HCY和CYS復(fù)合物；加入的

14、硼氫化鈉對(duì)測(cè)定體系有干擾，通過加入酸可將硼氫化鈉去除，消除對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾；3KD超濾管和高速離心兩種方法均能去除大分子蛋白的影響，高速離心處理時(shí)重復(fù)性較好，且也能使溶液分離變澄清，實(shí)驗(yàn)選擇10000rpm高速離心作為去除大分子蛋白的方法。（2）干擾實(shí)驗(yàn)顯示，除HCY和CYS，其它氨基酸與MNP-NH2-Ag基本無(wú)響應(yīng)；（3）方法性能：在優(yōu)化好的條件下，將建立的方法應(yīng)用于血清樣品中HCY的檢測(cè)，方法的檢出限為3.4mmol/L，線性范圍