一种基于层析纸-积分球的对纳米材料比色传感体系的信号固定化检测的方法及应用

摘要

一种基于层析纸-积分球的对纳米材料比色传感体系的信号固定化检测的方法及应用，涉及基于纳米材料的比色检测方法领域，传统纳米材料比色传感体系与目标物相互作用显色后，在预终止时刻取适量该混合分散液滴于层析纸上使其形成规则的圆斑，自然干燥后，以层析纸为空白，将样品置于紫外可见分光光度计的积分球附件上，使待测区域对准光斑进行吸收光谱的采集，最后通过数据处理进行目标物的定量分析。本发明采用层析纸与积分球相结合的方法，既对动态聚集中的纳米材料进行了信号固定，又克服了常规纸上分析技术难以精确测定的缺点。同时，测定不受时间限制，得到的结果更加可靠精确。

说明书

技术领域

本发明涉及基于纳米材料的比色检测方法领域，具体是涉及一种基于层析纸-积分球的 对纳米材料比色传感体系的信号固定化检测的方法及应用。

背景技术

比色法是检测中常用的方法，因其优异的表面等离子体共振效应(SPR)，许多金属纳 米材料，如金纳米粒子、金纳米棒、纳米银等，可在不同的粒子间距、聚集状态下呈现出不 同的颜色而被广泛用作比色探针进行环境、生物等分析物的检测。基于粒子聚集产生的颜色 转变，碳纳米管、氧化石墨烯等纳米材料也被用于分析物的比色检测。

由于基于比色法的检测是在水溶液中进行的，分析操作具有较大局限性。为了方便检测， 一种纸上分析技术被建立了起来。这种方法一般是将已显色的溶液滴于纤维素纸上，待干燥 后通过相机或手机拍照，然后利用色彩分析软件如photoshop或者云计算(cloud computing) 处理进行定量分析。

基于纳米材料的比色检测方法所利用的均是纳米材料的聚集所带来的颜色变化，然而这 种聚集是迅速的、动态的。因此，这类检测方法除了对每次测试的时间控制有严格要求外(测 试必须在纳米粒子聚集若干时间的时刻进行)，实验人员的操作以及仪器对溶液的扫描等带 来的时间误差皆会对测试结果造成影响。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于层析纸-积分球的对 纳米材料比色传感体系的信号固定化检测的方法及应用，它既对动态聚集中的纳米材料进行 了信号固定，又克服了常规纸上分析技术难以精确测定的缺点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于层析纸-积分球的对纳米材 料比色传感体系的信号固定化检测的方法，步骤为：

①、预终止时刻即纳米材料经盐或目标物诱导粒子聚集至合适程度的确立

传统纳米材料比色传感体系与目标物相互作用显色后，取若干不同混合时间的适量该混 合分散液滴于层析纸上使其形成规则的圆斑，自然干燥后，以层析纸为空白，将样品置于紫 外可见分光光度计的积分球附件上，使待测区域对准光斑进行吸收光谱的采集，取光斑信号 区分度最高的取样时刻为预终止时刻；

②、基于层析纸-积分球的对纳米材料比色传感体系的信号固定化检测

传统纳米材料比色传感体系与目标物相互作用显色后，在预终止时刻取适量该混合分散 液滴于层析纸上使其形成规则的圆斑，自然干燥后，以层析纸为空白，将样品置于紫外可见 分光光度计的积分球附件上，使待测区域对准光斑进行吸收光谱的采集，最后通过数据处理 进行目标物的定量分析。

本发明的基于层析纸-积分球的对纳米材料比色传感体系的信号固定化检测的方法及应 用，其有益效果表现在：

1)、由于纳米粒子聚集是动态过程，因此基于纳米材料聚集的比色检测方法需要加盐或 加目标物诱导粒子聚集后一定的时间精确的测定才能尽量减少误差，对于批量检测而言，这 种方法在时间控制上具有难度而且容易引入误差。本发明利用层析纸的强亲水性，将纳米材 料聚集的信号在特定时间固定下来。纳米粒子水分散液中的溶剂(水)能在纸上迅速扩散吸 收而使得纳米材料得以在纸表面析出，水分的丢失使得纳米粒子的布朗运动停止，聚集这一 动态过程也随之停止，因此纳米粒子这一时刻的聚集状态也就被固定了下来。本发明利用了 纸上分析技术的基材达到了纳米材料信号固定的目的，其检测则具有自由性，易控制。

2)、由于将液体干燥于层析纸上之后，无法用常规的紫外可见分光光度计分析，因此常 规的纸上分析技术即利用拍照和软件进行分析在精确定量上具有很大局限性。同时，拍照受 环境及曝光对照片产生的影响使得不同照片存在色差等各种误差，从而导致检测精确度较 低。本发明采用积分球对纸上样品进行精确测定，可以精确测定固体纸上材料的吸收光谱并 进行定量，以得到更加准确的结果。

3)、本发明的基于层析纸-积分球的对纳米材料比色传感体系的信号固定化检测的方法， 其应用范围较广，例如金纳米粒子、纳米棒-核酸比色检测体系，金纳米粒子、纳米棒-抗原 抗体比色检测体系，以及纳米银、碳纳米管、氧化石墨烯等所有可以被检测物诱导发生聚集 变化的体系。

4)、本发明采用层析纸与积分球相结合的方法，既对动态聚集中的纳米材料进行了信号 固定，又克服了常规纸上分析技术难以精确测定的缺点。同时，测定不受时间限制，得到的 结果更加可靠精确。

附图说明

图1为实施例1中检测体系对不同汞浓度响应的照片(上)以及汞浓度-聚集程度 (A₆₅₀/A₅₂₀)曲线(下)。

图2为实施例2中检测体系对不同pH值响应的照片(上)以及pH值-聚集程度(A₆₅₀/A₅₂₀) 曲线(下)。

具体实施方式

为进一步描述本发明，下面结合附图对本发明的基于层析纸-积分球的对纳米材料比色 传感体系的信号固定化检测的方法作进一步详细说明。

实施例1：汞离子的检测

将汞离子识别DNA序列(1μM，10μL)与不同浓度汞溶液(10μL)混合，静置30分 钟，加入纳米金溶液(10nM，100μL)。15分钟后，加入NaCl溶液(420mM，10μL)(以 上步骤与常规基于纳米金的比色传感方法一致)。

3分钟(通过预终止时刻确立步骤得出)后取该混合液50μL滴于层析纸上，使其形成 规则的圆斑，自然干燥后，以层析纸为空白，将样品置于紫外可见分光光度计的积分球附件 上，使待测区域对准光斑进行吸收光谱的采集。最后通过数据处理进行目标物的定量分析， 利用该发明方法得到的对汞响应的结果如图1所示。

通过图1中照片(上图)可观察到样品颜色和不同汞离子浓度的对应关系，随着汞离子 浓度增加，样品颜色由红色逐渐变为紫色，并且逐步加深呈现蓝灰色，而在较高汞离子浓度 下(750nM以上)则完全转变为蓝灰色。相应地，汞浓度-聚集程度(以A₆₅₀/A₅₂₀表示)曲 线(下图)则能反应出信号对汞离子浓度的关系，在低浓度区(0-300nM)，A₆₅₀/A₅₂₀对汞 离子浓度展现出良好的线性关系。随着汞离子浓度逐渐增大，信号的增加趋于缓和并在750 nM左右达到饱和，这与上图得到的结果相近。

实施例2：pH警报体系的应用

将A15DNA序列(0.5μM，10μL)与不同pH值缓冲液混合，静置30分钟，加入纳米 金溶液(10nM，100μL)。15分钟后，加入NaCl溶液(420mM，10μL)(以上步骤与常 规基于纳米金的比色传感方法一致)。

3分钟(通过预终止时刻确立步骤得出)后取该混合液50μL滴于层析纸上，使其形成 规则的圆斑，自然干燥后，以层析纸为空白，将样品置于紫外可见分光光度计的积分球附件 上，使待测区域对准光斑进行吸收光谱的采集。最后通过数据处理进行目标物的定量分析， 利用该发明方法得到的对汞响应的结果如图2所示。

通过图2中照片(上图)可观察到样品颜色和不同pH值的对应关系，pH低于2.9，样 品颜色为红色；pH为3.0-3.1颜色变为紫色，而pH高于3.2时则转变为蓝灰色。相应地， pH值-聚集程度曲线(下图)则能反应出信号对pH值的关系，pH低于2.9或高于3.2信号 值几乎为固定数值，而在3.0-3.1则为过渡区，这与上图得到的结果相近，由于过渡区很窄 (0.2个pH)因而称之为pH警报体系。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描 述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或 者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。