一种基于金纳米颗粒生长检测葡萄糖的方法

摘要

一种基于金纳米生长检测葡萄糖的方法，步骤如下：1)将葡萄糖氧化酶与浓度为0-1.0mM的葡萄糖溶液分别加入磷酸盐缓冲液中，室温下孵化10min，得到孵化液；2)将5nm金纳米粒子和氯金酸加入孵化液中，室温孵化30min，拍摄照片并用Synergy 2微孔板读数器读取它们在530nm处相应的吸光度值。本发明的优点是：该检测方法通过葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成葡萄糖酸，产生过氧化氢并还原氯金酸生成金单质，促使5nm的金纳米粒子生长，同时产生颜色变化，以此来进行葡萄糖含量的测定，整个检测过程中只需要葡萄糖氧化酶一种酶，不需要用昂贵的仪器，不仅降低了成本，而且快速、便捷，易于实施。

说明书

技术领域

本发明涉及定量检测葡萄糖含量的方法，特别是一种基于金纳米生长检测葡 萄糖的方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高、饮食结构的改变和体力劳动的减少，糖尿病的发 病率与日俱增。目前，全球约有糖尿病患者2亿多，已成为威胁人类健康的重大 疾病之一，此外，糖尿病还会引发一系列并发症，如高血压、肾衰竭、失明、中 风、心脏病等，因此，糖尿病的诊断和治疗一直都是世界医学面临的重大课题。 血糖浓度是糖尿病的一个重要的临床指标，糖尿病的早期诊断可以通过检测血糖 来实现，为了更好地控制这一疾病，糖尿病患者需要每天测定其血糖含量。因此， 开发简单、低廉和有效的用于监控病人血液中葡萄糖水平的方法在家用检测和临 床筛查中都是非常重要的。

近年来，为提高葡萄糖传感器的灵敏度、特异性和可靠性，科学家们付出了 很多的努力。在这些传感技术中，最具代表性的是血糖仪，它在监控糖尿病和提 供临床信息中起着非常重要的作用。然而，血糖仪赖于电化学，电极很昂贵且在 检测过程中易被基质灭活，导致测量结果不准确。此外，血糖仪主要是为家用检 测设计的，并不适用于检验科对大量样本进行的高通量筛查。

目前，血糖的临床筛查最常用的方法是基于比色的测定方法。这些方法都是 通过检测葡萄糖氧化酶催化葡萄糖产生的过氧化氢来检测血糖的。而过氧化氢的 检测则需要过氧化物酶催化其色原底物在过氧化氢存在下生成有色溶液。这一方 法的一个弊端在于与葡萄糖氧化酶相比，过氧化物酶非常昂贵，且它的活性受环 境影响较大，使用不便且成本较高。

发明内容

本发明目的是克服现有技术存在的不足，提供一种快速、便捷、廉价的基于 金纳米生长葡萄糖检测方法，该方法通过葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成葡萄糖 酸，同时产生过氧化氢，过氧化氢还原氯金酸生成金单质，促使金纳米粒子的生 长，同时产生颜色变化，以此来进行葡萄糖含量的测定。整个检测过程中只需要 用到葡萄糖氧化酶一种酶，检测结果可视化，不需要用昂贵的仪器，降低了检测 成本。

本发明的技术方案：

一种基于金纳米生长检测葡萄糖的方法，包括如下步骤：

1)在浓度为0.01M、pH为7.2-7.4的磷酸盐缓冲液中将一组特定浓度的葡 萄糖溶液分别与葡萄糖氧化酶(GOx)混合，室温下孵化2-10min，得到一组孵 化液a；

2)将5nm金纳米粒子和氯金酸分别加入到上述各孵化液中，室温孵化5-60 min，得到一组孵化液b，分别拍摄孵化液b照片并用Synergy 2微孔板读数器读 取它们在530nm处相应的吸光度值，根据葡萄糖浓度及其相应的吸光度值拟合 标准曲线；

3)在浓度为0.01M、pH为7.2-7.4的磷酸盐缓冲液中将待测浓度的葡萄糖 溶液样品与葡萄糖氧化酶(GOx)混合，室温下孵化2-10min，加入5nm的金 纳米粒子和氯金酸溶液，室温孵化5-60min，用Synergy 2微孔板读数器读取它 在530nm处相应的吸光度值，利用上述标准曲线，计算出待测葡萄糖溶液样品 的浓度。

所述步骤1)孵化液中葡萄糖氧化酶的浓度为1.0-3.0mg/mL；特定浓度的葡 萄糖溶液的浓度分别为0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0mM。

所述步骤2)孵化液b中5nm金纳米粒子的浓度为4-10nM，氯金酸的浓 度为0.05-0.4mM。

所述步骤3)中金纳米粒子的浓度和氯金酸的浓度与步骤2)中的浓度相同。

一种所述基于金纳米生长检测葡萄糖的方法，用于非均相实验，步骤如下：

1)用打孔器将滤纸打成直径为1cm的滤纸片；

2)在浓度为0.01M、pH为7.3的磷酸盐缓冲液中将葡萄糖氧化酶(GOx)、 氯金酸和5nm的金纳米粒子溶液混合，得到混合液，将混合液滴加在上述滤纸 片上，室温孵育2-10min；

3)在上述纸片上滴加一组特定浓度的葡萄糖溶液，室温孵育5-60min，葡 萄糖氧化酶催化葡萄糖产生过氧化氢，过氧化氢还原氯金酸，促使金纳米粒子生 长，滤纸片逐渐变红，纸片的红色深浅度与葡萄糖溶液浓度成正相关。

4)将步骤2)中的混合液滴加在滤纸片上，室温孵育2-10min，滴加待测 浓度的葡萄糖溶液，室温孵育5-60min，与步骤3)中所得滤纸片进行颜色对比， 定性检测葡萄糖溶液的浓度。

所述步骤2)混合液中葡萄糖氧化酶的浓度为1.0-3.0mg/mL，5nm金纳米 粒子的终浓度为4-10nM，氯金酸的终浓度为0.05-0.4mM。

所述步骤3)中特定浓度的葡萄糖溶液的浓度分别为0、1、10、20、50、100 mM。

本发明的工作机理：

金纳米粒子因其具有很高的消光系数，常被用来构建比色分析方法来检测 酶、DNA、有机小分子、离子等多种分析物。而金纳米粒子的消光系数与其尺 寸紧密相关，尺寸越大，消光系数越大，因此，在低浓度下，小尺寸胶体金是无 色的，而相同浓度下的大尺寸胶体金则是红色的。本发明中利用葡萄糖氧化酶催 化葡萄糖产生的过氧化氢还原氯金酸，促使金纳米颗粒的生长，从而产生颜色变 化来进行葡萄糖含量的测定。

本发明的优点是：

该检测方法通过葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成葡萄糖酸，同时产生过氧化 氢，过氧化氢可以还原氯金酸生成金单质，促使5nm的金纳米粒子生长，同时 产生颜色变化，以此来进行葡萄糖含量的测定。整个检测过程中只需要用到葡萄 糖氧化酶一种酶，检测结果可视化，不需要用昂贵的仪器，不仅降低了检测成本， 而且快速、便捷，易于实施。

附图说明

图1为基于金纳米粒子的生长检测葡萄糖的方法示意图。

图2为浓度为0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0mM的葡萄糖溶液的检测 结果显色图。

图3为不同浓度的葡萄糖溶液在A_530nm处的拟合直线图，其中A_530nm是 向葡萄糖氧化酶和葡萄糖混合溶液中加入氯金酸和5nm金纳米粒子室温反应 30min后在530nm处的用微孔板读数器读取吸光度。

图4为基于金纳米粒子的生长检测葡萄糖的方法在滤纸上的结果显色图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。除非本申请上下文中另有其他说 明，本申请中所用技术术语及缩写均具有本领域技术人员所知的常规含义；除非 另有说明，下述实施例中所用原料化合物均为商购获得。

实施例：

一种基于金纳米生长检测葡萄糖的方法，包括如下步骤：

1)在浓度为0.01M、pH为7.4的磷酸盐缓冲液中将一组特定浓度的葡萄糖 溶液分别与葡萄糖氧化酶(GOx)混合，室温下孵化10min，得到一组孵化液a， 特定浓度的葡萄糖溶液的浓度分别为0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0mM；

2)将5nm金纳米粒子和氯金酸分别加入到上述各孵化液中，孵化液b中5 nm金纳米粒子的浓度为8.3nM，氯金酸的浓度为0.16mM，室温孵化30min， 得到一组孵化液b，分别拍摄孵化液b照片并用Synergy 2微孔板读数器读取它 们在530nm处相应的吸光度值，根据葡萄糖浓度及其相应的吸光度值拟合标准 曲线；

3)在浓度为0.01M、pH为7.2-7.4的磷酸盐缓冲液中将待测浓度的葡萄糖 溶液样品与葡萄糖氧化酶(GOx)混合，室温下孵化10min，加入5nm的金纳 米粒子和氯金酸溶液，金纳米粒子的浓度和氯金酸的浓度与步骤2)中的浓度相 同，室温孵化30min，用Synergy 2微孔板读数器读取它在530nm处相应的吸 光度值，利用上述标准曲线，计算出待测葡萄糖溶液样品的浓度。

图1为基于金纳米粒子的生长检测葡萄糖的方法示意图。

图2为浓度为0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0mM的葡萄糖溶液的检测 结果显色图，图中表明：随着葡萄糖浓度的增大，金纳米粒子逐渐长大，溶液颜 色逐渐变红。

图3为不同浓度的葡萄糖溶液在A_530nm处的拟合直线图，其中A_530nm是 向葡萄糖氧化酶和葡萄糖混合溶液中加入氯金酸和5nm金纳米粒子室温反应 30min后在530nm处的用微孔板读数器读取吸光度。图中表明：生长30min后， A_530nm与葡萄糖的浓度呈线性关系。

一种所述基于金纳米生长检测葡萄糖的方法，用于非均相实验，步骤如下：

1)用打孔器将滤纸打成直径为1cm的滤纸片；

2)在浓度为0.01M、pH为7.2-7.4的磷酸盐缓冲液中将葡萄糖氧化酶(GOx)、 氯金酸和5nm的金纳米粒子溶液混合，得到混合液，混合液中葡萄糖氧化酶的 浓度为1.0mg/mL，5nm金纳米粒子的终浓度为8.3nM，氯金酸的终浓度为0.16 mM，将混合液滴加在上述滤纸片上，室温孵育10min；

3)在上述纸片上滴加一组特定浓度的葡萄糖溶液，室温孵育5-60min，葡 萄糖氧化酶催化葡萄糖产生过氧化氢，过氧化氢还原氯金酸，促使金纳米粒子生 长，滤纸片逐渐变红，纸片的红色深浅度与葡萄糖溶液浓度成正相关。

4)将步骤2)中的混合液滴加在滤纸片上，室温孵育2-10min，滴加待测 浓度的葡萄糖溶液，室温孵育5-60min，与步骤3)中所得滤纸片进行颜色对比， 定性检测葡萄糖溶液的浓度。

图4为基于金纳米粒子的生长检测葡萄糖的方法在滤纸上的结果显色图， 图中表明：随着葡萄糖浓度的增大，金纳米粒子逐渐长大，纸片逐渐变红。