用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列及制备和使用方法

摘要

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列及制备和使用方法。本发明用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列是浸渍了浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的载玻片或试纸，按照质量百分比，浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的质量分数分别为0.1‑3％、3‑18％、80‑96.9％；在使用时滴加APS‑CCA溶液作为比色探针，溶液中APS的质量分数为0.1‑20％，CCA的浓度为0.1‑25mmol/L，形成一个比色探针溶液点阵列。本发明的玻片或试纸阵列，具有快速、简便、直观，便于携带，可用于现场检测的优点，具有高通量性能够同时用于检测多个样本，具有良好的疏水性能极大地减少待测样本之间的交叉污染；制备过程简单易控制，其对钙离子具有良好选择性，检测准确度高。

说明书

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列及制备和使用方法。

背景技术

钙离子是一种在人体内具有重要的生理活动重要的离子,与人体许多重要的生理活动有着密切的联系,如参与神经传导、肌肉收缩,心脏收缩,大脑功能、酶功能和内分泌腺分泌的激素和其他生理机能；同时,钙离子进入细胞内可以作为重要的第二信使来引发电信号,启动细胞内事件,如分泌,收缩,突触传递和基因表达。在生命的最初期，钙离子通过调节细胞的生理活动和引导细胞生长分化为特定类型的细胞而引发受精过程。由于钙离子在各种生命活动的生理生化反应中起着非常重要的作用，特别是在疾病的发生和发展方面,人体内钙离子含量的变化与细胞功能、信号转导和细胞凋亡有不可分割的关系。在人体死亡后，体内的阳离子的变化可以作为死亡时间推断的依据，同时，钙离子浓度的变化可以反映或者排除某些死因，能够为法医工作者提供一种快速有效的判断方法。因此，方便快速地检测人体内钙离子浓度变化成为研究焦点。

时下,许多检测技术已经被用来检测人体内外的钙离子,如离子选择电极法、同位素示踪技术,核磁共振(NMR)方法,原子吸收光谱(AAS)和荧光检测方法。例如,Knowles等人开发的一种分析方法,通过直接使用Ca²⁺和Mg²⁺离子作为“案例研究”，用硅烷化微电极及其表面离子有关的电势活动来精确测量离子浓度。Akram等利用原子吸收分光光度计来检测一些重要的草本植物中重金属(钙、镍、锌、镉、汞、锰、铁、钠、铜和镁)的含量。在这些检测方法中,光学方法被公认为具有突出的优点,如响应时间短,灵敏度高。但缺点是需要借助大型仪器，难以应用于现场检测。因此，研究者们发明了试纸法等方法用于现场检测某些离子，如钙离子。在现有的试纸检测法中，均存在缺乏高通量检测的缺点；试纸不具备疏水性能，易造成反应样本的交叉污染。

玻片或者试纸阵列法是通过其紫外颜色或荧光强度的变化对样品进行定性和半定量测定，与其他方法相比较，该玻片或试纸阵列法操作简单，成本低，速度快，便携性好，方便法医及临床工作者的现场检测，能显著提高工作效率；高吞吐量使该方法可同时检测多个样本；良好的疏水性可避免检测样本之间的交叉污染；另外，该方法测定体液钙离子无需专门培训测定人员，只要有一定的辨色能力即可。同时该方法也无需对样品进行特殊处理，简便易行，用于实际样品分析，得到了满意结果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列及制备和使用方法，目的是简单、选择性好、灵敏度高地定性或半定量地检测体液中钙离子，同时良好的便携性使得该方法可以用于医学常规生化快速检测以及法医的现场鉴定，提高工作效率。

本发明的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列是浸渍了浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的载玻片或试纸，其中按照质量百分比，浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的质量分数分别为0.1-3％、3-18％、80-96.9％；在使用时滴加3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)-钙羧酸指示剂(CCA)溶液作为比色探针，溶液中APS的质量分数为0.1-20％，CCA的浓度为0.1-25mmol/L，形成一个疏水性的比色探针溶液点阵列。

本发明的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配制溶液A：按照质量百分比，浓硫酸：0.1-3％，十六烷基三甲氧基硅烷：3-18％，异丙醇：80-96.9％，各组分之和为百分之百配料，各组分搅拌均匀后得到溶液A；

(2)配制比色探针溶液B：3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为0.1-20％，钙羧酸指示剂的浓度为0.1-25mmol/L,用去离子水作为溶剂，搅拌均匀后得到比色探针溶液B；

(3)玻片或试纸疏水处理：将玻片或试纸全部浸渍在溶液A中2-10分钟，取出晾干；

(4)钙离子检测阵列成型：晾干后，在玻片或试纸上按照阵列形式整齐地滴加2μL比色探针溶液B，得到用于液体钙离子检测的疏水性玻片或试纸阵列。

本发明的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的使用方法按照以下步骤进行：

(1)制作标准色卡：准确称取碳酸钙后，用去离子水湿润，再按照碳酸钙：盐酸摩尔比1:2加入盐酸溶解，加热煮沸后冷却，加入去离子水配制一系列钙离子浓度为0到5.0mmol/L的溶液；

再滴加1μL该配制好的一系列钙离子溶液分别至玻片或试纸阵列的APS-CCA比色探针点之中；5分钟后在可见光下检测对应的色度及荧光强度，按次值调制油墨、涂于铜版纸上，制得标准比色卡，钙离子的每一个浓度对应于标准比色卡上的一个紫外颜色及荧光强度；

(2)检测钙离子浓度：将若干组1μL待检测样品液体，滴加至玻片或试纸阵列的APS-CCA的疏水性比色探针点上，等待5分钟，随后将比色探针点阵列上显示的颜色或荧光强度与标准比色卡比较，即可快速判断所测样品液体中钙离子的浓度，玻片或试纸比色探针点阵列上显示出的颜色随钙离子的浓度的增加而变浅，所显颜色从深蓝色到浅黄色，荧光强度随钙离子浓度的增加而增强。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

(1)本发明用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列，具有快速、简便，便于携带，检测直观的优点，其对钙离子具有良好选择性，检测准确度较高。

(2)本发明在检测过程中，能够根据玻片试纸的大小制备不同大小的阵列，如5×10阵列等，同时检测多个样本且具有较高灵敏度，具有高通量的优势。

(3)本发明的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列在普通光照下，通过比较显色后的试纸或玻片与标准比色卡的对比颜色，即可裸眼判断液体中钙离子的含量，非专业技术人员也可进行检测，操作简单；同时可借助荧光仪测量其荧光强度与标准比色卡比较，判断钙离子含量。

(4)本发明制备液体钙离子检测玻片或试纸阵列，所选用的试剂为普通的化学试剂安全无毒，能够广泛应用。

(5)本发明的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列制备过程要求的条件易控制，操作简洁，低能耗，为清洁生产工艺，可进行批量生产。

(6)本发明所制备的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列，其中玻片或试纸在浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇存在条件下，可使其具有很好的疏水性，这使得玻片或试纸能够高通量检测待测物，即可同时检测多个样本；同时疏水性能极大地减少比色指针反应点之间的交叉污染；这是其他试纸法不具备的特点。此外，钙羧酸指示剂在3-氨丙基三乙氧基硅烷存在的情况下，前者能够与液体中的钙离子迅速发生络合反应，钙离子浓度在0～5mmol/L范围内，玻片或试纸上的反应点呈现从深蓝色到浅黄色的明显色阶，易于目视分辨；同时其荧光强度随钙离子浓度的增加而增强，并且不受液体中其他离子的干扰。

(7)本发明的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列可现场应用于医学常规生化检测和法医鉴定及水质检测等方面，可即时快速地排除某些死亡原因或某些疾病，极大的节省检测周期及时间；对提高医疗工作或者法医司法工作效率意义重大。

附图说明

图1是本发明使用的标准比色卡不同浓度钙离子条件下的紫外颜色变化图。

其实际颜色显示为从深蓝色到淡黄色；

图2是本发明使用的标准比色卡不同浓度钙离子条件下的荧光强度变化图。

其实际荧光显示为从深蓝色到浅蓝色逐渐变强。

具体实施方式

实施例1

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列是浸渍了浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的载玻片或试纸，其中按照质量百分比，浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的质量分数分别为0.1％、3％、96.9％；在使用时滴加APS-CCA溶液作为比色探针，溶液中APS的质量分数为10％，CCA的浓度为10mmol/L，形成一个5×10的疏水性比色探针溶液点阵列。

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配制溶液A：按照质量百分比，浓硫酸：0.1％，十六烷基三甲氧基硅烷：3％，异丙醇：96.9％配料，各组分搅拌均匀后得到溶液A；

(2)配制比色探针溶液B：APS的质量分数为10％，CCA的浓度为10mmol/L,用去离子水作为溶剂，搅拌均匀后得到比色探针溶液B；

(3)玻片或试纸疏水处理：将玻片或试纸全部浸渍在溶液A中10分钟，取出晾干；

(4)钙离子检测阵列成型：晾干后，在玻片或试纸上按照5×10的阵列形式整齐地滴加2μL比色探针溶液B，得到用于液体钙离子检测的疏水性玻片或试纸阵列。

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的使用方法按照以下步骤进行：

(1)制作标准色卡：准确称取碳酸钙后，用去离子水湿润，再按照碳酸钙：盐酸摩尔比1:2加入盐酸溶解，加热煮沸后冷却，加入去离子水配制一系列钙离子浓度为0到5.0mmol/L的溶液；

再滴加1μL该配制好的一系列钙离子溶液分别至玻片或试纸阵列的APS-CCA比色探针点之中；5分钟后在可见光下检测对应的色度及荧光强度，按次值调制油墨、涂于铜版纸上，制得标准比色卡，钙离子的每一个浓度对应于标准比色卡上的一个紫外颜色及荧光强度，如图1和图2所示，因说明书附图不能提交彩色图片，因此图1图2显示的不是其真实颜色，图1的真实颜色为从深蓝色到淡黄色，图2的实际荧光显示为从深蓝色到浅蓝色逐渐变强；

(2)检测钙离子浓度：将50组1μL待检测样品血清液，滴加至玻片或试纸阵列的APS-CCA的5×10个比色探针点上，等待5分钟，随后将比色探针点阵列上显示的颜色或荧光强度与图1和图2中的标准比色卡比较，即可快速判断所测样品体液中钙离子的浓度为1.0mmol/L，该方法所测结果与标准的EDTA滴定法所测结果具有良好的一致性，能够同时进行50个试样的平行检测，互相不产生交叉污染。

实施例2

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列是浸渍了浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的载玻片或试纸，其中按照质量百分比，浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的质量分数分别为3％、17％、80％；在使用时滴加APS-CCA溶液作为比色探针，溶液中APS的质量分数为0.1％，CCA的浓度为0.1mmol/L，形成一个10×10的疏水性比色探针溶液点阵列。

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配制溶液A：按照质量百分比，浓硫酸：3％，十六烷基三甲氧基硅烷：17％，异丙醇：80％，各组分搅拌均匀后得到溶液A；

(2)配制比色探针溶液B：APS的质量分数为0.1％，CCA的浓度为0.1mmol/L,用去离子水作为溶剂，搅拌均匀后得到比色探针溶液B；

(3)玻片或试纸疏水处理：将玻片或试纸全部浸渍在溶液A中5分钟，取出晾干；

(4)钙离子检测阵列成型：晾干后，在玻片或试纸上按照10×10阵列形式整齐地滴加2μL比色探针溶液B，得到用于液体钙离子检测的疏水性玻片或试纸阵列。

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的使用方法按照以下步骤进行：

(1)制作标准色卡：准确称取碳酸钙后，用去离子水湿润，再按照碳酸钙：盐酸摩尔比1:2加入盐酸溶解，加热煮沸后冷却，加入去离子水配制一系列钙离子浓度为0到5.0mmol/L的溶液；

再滴加1μL该配制好的一系列钙离子溶液分别至玻片或试纸阵列的APS-CCA比色探针点之中；5分钟后在可见光下检测对应的色度及荧光强度，按次值调制油墨、涂于铜版纸上，制得标准比色卡，钙离子的每一个浓度对应于标准比色卡上的一个紫外颜色及荧光强度，如图1和图2所示，因说明书附图不能提交彩色图片，因此图1图2显示的不是其真实颜色，图1的真实颜色为从深蓝色到淡黄色，图2的实际荧光显示为从深蓝色到浅蓝色逐渐变强；

(2)检测钙离子浓度：将100组1μL待检测样品死者玻璃体液，滴加至玻片或试纸阵列的APS-CCA的10×10阵列形式疏水性比色探针点上，等待5分钟，随后将比色探针点阵列上显示的颜色或荧光强度与图1和图2中的标准比色卡比较，即可快速判断所测样品体液中钙离子的浓度为2.0mmol/L，该方法所测结果与标准的EDTA滴定法所测结果具有良好的一致性，能够同时进行50个试样的平行检测，互相不产生交叉污染。

实施例3

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列是浸渍了浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的载玻片或试纸，其中按照质量百分比，浓硫酸、十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇的质量分数分别为2％、18％、80％；在使用时滴加APS-CCA溶液作为比色探针，溶液中APS的质量分数为20％，CCA的浓度为25mmol/L，形成一个5×5的疏水性比色探针溶液点阵列。

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配制溶液A：按照质量百分比，浓硫酸：2％，十六烷基三甲氧基硅烷：18％，异丙醇：80％，各组分之和为百分之百配料，各组分搅拌均匀后得到溶液A；

(2)配制比色探针溶液B：APS的质量分数为20％，CCA的浓度为25mmol/L,用去离子水作为溶剂，搅拌均匀后得到比色探针溶液B；

(3)玻片或试纸疏水处理：将玻片或试纸全部浸渍在溶液A中2分钟，取出晾干；

(4)钙离子检测阵列成型：晾干后，在玻片或试纸上按照5×5的阵列形式整齐地滴加2μL比色探针溶液B，得到用于液体钙离子检测的疏水性玻片或试纸阵列。

本实施例的用于液体钙离子检测的玻片或试纸阵列的使用方法按照以下步骤进行：

(1)制作标准色卡：准确称取碳酸钙后，用去离子水湿润，再按照碳酸钙：盐酸摩尔比1:2加入盐酸溶解，加热煮沸后冷却，加入去离子水配制一系列钙离子浓度为0到5.0mmol/L的溶液；

再滴加1μL该配制好的一系列钙离子溶液分别至玻片或试纸阵列的APS-CCA比色探针点之中；5分钟后在可见光下检测对应的色度及荧光强度，按次值调制油墨、涂于铜版纸上，制得标准比色卡，钙离子的每一个浓度对应于标准比色卡上的一个紫外颜色及荧光强度，如图1和图2所示，因说明书附图不能提交彩色图片，因此图1图2显示的不是其真实颜色，图1的真实颜色为从深蓝色到淡黄色，图2的实际荧光显示为从深蓝色到浅蓝色逐渐变强；

(2)检测钙离子浓度：将25组1μL待检测样品某湖水，滴加至玻片或试纸阵列的APS-CCA的5×5的疏水性比色探针点上，等待5分钟，随后将比色探针点阵列上显示的颜色或荧光强度与图1和图2中的标准比色卡比较，即可快速判断所测样品体液中钙离子的浓度为5.0mmol/L，该方法所测结果与标准的EDTA滴定法所测结果具有良好的一致性，能够同时进行25个试样的平行检测，互相不产生交叉污染。