[发明专利]基于功能化的金纳米探针比色检测饮用水或细胞中Al3+的方法

摘要

本发明涉及基于功能化的金纳米探针比色检测饮用水或细胞中Al³⁺的方法。本发明应用多肽修饰的功能化的金纳米粒子作为检测探针，高灵敏度和高选择性的在饮用水或细胞中检测Al³⁺。饮用水中检出限为0.1μmol/l；细胞中检出Al³⁺的线性范围为(1-10)μmol/l。该检测方法简单快速，灵敏度高，选择性好，可实现裸眼检测。

主权项

1、基于功能化的金纳米探针比色检测饮用水或细胞中Al3+的方法，其特征在于，步骤和条件如下：1)合成作为探针的功能化的金纳米粒子：首先，按照Frens-Turkevich方法，利用柠檬酸钠还原氯金酸制备出粒径为13nm金粒子：将浓度为1mg/ml的五肽CALNN加入到粒径为13nm金粒子水溶液中，使五肽CALNN在上述混合溶液中的的最终浓度为0.1mg/ml，室温下静置反应1小时，离心13000rpm后抛弃上清液；将离心下来的沉淀加入去离子水，再离心13000rpm后抛弃上清液；最后将离心下来的的沉淀物溶于去离子水中，得到功能化的金纳米粒子探针溶液；2)在去离子水中检测Al3+首先，将20μl，12nmol/l的功能化的金纳米粒子探针溶液分别加入到180μl的16种金属离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Zn2+、Fe2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Al3+、Fe3+、Pb2+和Hg2+的水溶液中，使每种金属离子溶液的最终浓度分别为0.1-10μmol/l；5分钟后，观察溶液颜色变化；当每种金属离子浓度为1.5μmol/l时，仅含有Al3+的溶液颜色发生变化：功能化的金纳米粒子探针溶液颜色的由红色变为浅紫色，而含有其他离子的溶液颜色无变化；当溶液中Al3+浓度从1.5μmol/l增加至6μmol/l时，溶液颜色的变化依次为浅紫、紫色、蓝紫色和蓝色；当Al3+浓度大于6μmol/l时，溶液的颜色不再继续变化；其它每种金属离子在浓度小于10μmol/l时，溶液颜色均不发生明显变化；3)在饮用水中检测Al3+将饮用水样用6mol/l的HCl酸化至pH 3，使饮用水中的Al转化为Al3+形式；再用6mol/l的NaOH将pH调至中性，将20μL，12nmol/l的功能化的金纳米粒子探针溶液加入到180μl上述处理的饮用水样中并混合均匀，5分钟后，观察溶液颜色变化情况；若饮用水样中Al3+的浓度小于1.5μmol/l，溶液的颜色无明显变化，功能化的金纳米粒子探针溶液颜色的红色；若饮用水样中的Al3+大于1.5μmol/l，则溶液的颜色从功能化的金纳米粒子探针溶液的红色依次向浅紫色，紫色，蓝紫色，蓝色方向变化；当饮用水样中的Al3+浓度大于6μmol/l时，溶液的颜色不再继续变化，依然为蓝色；4)在细胞中检测Al3+首先将子宫颈癌Hela细胞放到细胞培养基中，在体积比为5％CO2和95％空气的细胞培养箱中孵育24小时，孵育温度为37℃；细胞孵育好之后，取Al3+的浓度分别为1、5、8、10、50和100μmol/l的上述溶液各200μl，分别加入到上述细胞培养基(DMEM)中，在体积比为5％CO2和95％空气的细胞培养箱中，37℃下共培养2小时，之后再用pH为7.2，成分由20mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸和0.15mol/l的NaCl组成的缓冲溶液洗三次；再与200μl，2.4nmol/l的功能化的金纳米粒子探针溶液，在体积比为5％CO2和95％空气的细胞培养箱中，37℃下共培养45分钟，用上述缓冲溶液洗三次后，在光学明场显微镜下观察；不同浓度的Al3+导致金纳米粒子不同程度的聚集而使细胞呈现由浅到深的红色：Al3+浓度为1μmol/l时，细胞仅能看到少量的很浅的红色；Al3+浓度为5μmol/l时，细胞上的红色变深；Al3+浓度为10μmol/l时，细胞上的红色已经相当明显；Al3+浓度增加至100μmol/l时，细胞上依然为明亮的的红色；无Al3+共培养时，细胞上观察不到金纳米粒子聚集，颜色为无色。