基于氨基功能化磁性微球的檢測新技術研究.pdf

1、磁性微球，是一種新型功能材料，磁響應性強，能高效、快速分離，近年來在核酸提取、手性分離富集等領域獲得日益廣泛的應用。通過對其表面改性，修飾無機或有機的功能基團使其具有特殊性質，從而能夠滿足不同應用的需要。本論文在實驗室原有工作基礎上，通過對四氧化三鐵為內核的納米磁性材料進行修飾，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金屬離子的吸附特性，分別構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）原子吸收光譜檢測新技術以及基于MNP-NH2與鉛離子吸附的水中鉛離子凈化技術，相關研究不僅進一步拓展了磁性微球的應用范圍，同時也是原子吸收光譜(AtomicAbsorptionSpectrophotometer，AAS)在非金屬元素檢測方面的有益探索。
　　主要研究內容包括：
　　1．建立了基于MNP-NH2的水中Pb2+吸附凈化技術。
　　實驗對MNP-NH2與Pb2+結

3、合條件進行了優(yōu)化，利用吸附等溫線對吸附機制進行了初步研究。實驗研究了MNP-NH2用量、pH值、吸附次數、吸附時間對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Pb2+吸附容量、吸附等溫線。實驗同時考察了MNP-NH2再生時洗脫劑濃度、洗脫時間、MNP-NH2再生次數等條件以及水中常見離子的干擾情況，并應用于實際水樣Pb2+的凈化實驗。
　　結果表明：（1）吸附實驗：在pH3.0~5.0范圍內，M

4、NP-NH2對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MNP-NH2對Pb2+的吸附效率偏低，吸附實驗在pH5.0的條件下進行；Pb2+與MNP-NH2在較短時間內即可結合并達到平衡，實驗用10min為MNP-NH2對Pb2+的吸附時間；每10mgMNP-NH2可吸附101.4ng的Pb2+；MNP-NH2用量小于20.0mg時，隨著用量的增加，對Pb2+吸附效率增加，當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再生實驗：選擇體積分數5%的硝酸為洗脫劑，在短時間內即可實現靶標物與磁珠的解離，以5min為洗脫磁珠使其再生的時間；實驗制備的氨基功能化磁性微球對水中鉛離子的吸附可反復使用10次左右，之后MNP-NH2其對鉛離子的吸附率開始下降。（3）干擾實驗：研究了水中常見的K+、Na+、Ni2+、Mg2+、

6、SO42-、Mn2+、Cr3+、Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、NO3-等對MNP-NH2吸附Pb2+的影響，結果表明MNP-NH2吸附Pb2+具有較好的抗干擾性能；（4）樣品測定：在優(yōu)化好的條件下，實驗對MNP-NH2對不同水樣中Pb2+的去除效果做了研究并且研究了吸附次數對吸附效果的影響，樣品實驗用污水處理廠水、自來水、海河水三種水樣，結果表明，隨著吸附次數的增加，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競爭結合的HCY原子吸收光譜檢測新技術。
　　前期研究結果表面，表面-NH2功能化的磁性微球在一定條件下對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的結合能力，本研究利用MNP-NH2與銀離子結合能力弱于巰基與銀離子結合能力的特性，在制備銀離子與MNP-NH2共價偶聯復合體系的基礎

8、上進一步引入HCY，結合在磁珠復合體系中的銀離子由于巰基的競爭結合釋放到溶液中，磁分離后利用AAS通過測定體系中銀離子的濃度間接實現HCY的定量測定。實驗對影響實驗結果的各個實驗條件，包括AAS測定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反應時間）、MNP-NH2-Ag與HCY結合條件（反應pH值、MNP-NH2-Ag與HCY反應時間），干擾實

9、驗等條件進行了優(yōu)化。
　　結果表明：（1）按照生活飲用水國家標準（GB5750-2006）Ag+測定方法，通過優(yōu)化，在測定波長338.3nm，于150℃干燥10s，500℃灰化23s，1800℃原子化3s，進樣體積為10μL的條件下，AAS測定銀離子0.0~100.0μg/L范圍內具有良好的線性擬合；（2）氨水用量在2.0~2.5mL之間時響應信號相對穩(wěn)定，結合RSD等因素，實驗選擇2.5mL氨水作制備銀氨絡合物；在MNP-NH2

10、-Ag洗液pH12.0的時候，響應信號達到最大，洗液pH值大于12.0以后響應信號又開始減小。選擇pH12.0為MNP-NH2-Ag洗液的最適pH值；在pH6.5~9.5的范圍內，響應信號隨pH改變基本沒變化，考慮pH值偏低，HCY的存在狀態(tài)會改變，選擇緩沖液的pH值為9.0；銀標準溶液濃度在5.0mg/L~7.5mg/L的范圍內響應信號較好，實驗最終選擇5mg/L銀標準溶液濃度來制備MNP-NH2-Ag；銀氨絡合物與MNP-NH2反應

11、在短時間內即可完成，選擇10min為最終的混合時間。(3)實驗發(fā)現，含有巰基的半胱氨酸（CYS）對本反應體系同時存在響應，實驗優(yōu)化了兩種含有巰基氨基酸對MNP-NH2-Ag的響應，且反應體系的pH與兩種氨基酸的響應信號相關，實驗通過優(yōu)化體系的pH實現了兩種氨基酸的同時測定。在pH值11.0時HCY和CYS與MNP-NH2-Ag的響應相同，實驗選擇pH11.0的磷酸鹽緩沖液作為MNP-NH2-Ag洗液；MNP-NH2-Ag與HCY反應時間

12、不影響響應信號，綜合考慮，MNP-NH2-Ag與HCY反應時間定為30min。
　　3．建立了血清中HCY的AAS定量測定方法。
　　在以上工作基礎上，將建立的HCY原子吸收光譜檢測新技術應用于血液樣品中HCY的檢測。實驗對血液樣品前處理條件進行了優(yōu)化。當絲氨酸、VB6同時存在于反應介質中時，利用胱硫醚-β合成酶(Cystathionine-β-synthetase，CBS)能使HCY轉化為不含巰基的L-胱硫醚，而CYS不發(fā)

13、生轉化的特性，通過兩步測定方法建立了血液樣品中HCY的檢測方法。實驗對影響樣品測定的各個因素，如樣品中二硫鍵的打開、大分子蛋白去除等條件進行了優(yōu)化，考察了血液樣品中存在的多種氨基酸的干擾、建立了血液樣品測定方法的工作曲線、樣品檢出限、工作曲線線性范圍的實驗、方法的回收率等性能，并與目前廣泛使用的酶免疫分析HCY測定方法進行了對照實驗。
　　結果表明：（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復合物；加入的

14、硼氫化鈉對測定體系有干擾，通過加入酸可將硼氫化鈉去除，消除對實驗結果的干擾；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，高速離心處理時重復性較好，且也能使溶液分離變澄清，實驗選擇10000rpm高速離心作為去除大分子蛋白的方法。（2）干擾實驗顯示，除HCY和CYS，其它氨基酸與MNP-NH2-Ag基本無響應；（3）方法性能：在優(yōu)化好的條件下，將建立的方法應用于血清樣品中HCY的檢測，方法的檢出限為3.4mmol/L，線性范圍