[发明专利]一种二价汞离子免仪器定量检测方法

说明书

本发明公开了一种二价汞离子免仪器定量检测方法。利用Hg²⁺诱导纳米金探针表面保护剂脱附后团聚，以介导纸芯片中纳米多孔膜孔道“开‑关”状态来选择性调控彩色试剂在纸芯片中流动长度的机制。Hg²⁺浓度与彩色试剂流动长度成反比关系。通过使用直尺量取纸芯片中彩色试剂的流动长度，就能实现纳摩尔水平Hg²⁺的便携式定量检测。本发明方法具有操作简单、成本低廉、分析快速、不需使用专业分析仪器设备、适于Hg²⁺的家庭检测和野外现场分析等突出优点。本方法能直接推广应用于医学诊断、环境监测、食品安全等诸多领域里各类溶液样品中Hg²⁺分析物的简单、经济、快速、灵敏、特异的便携式定量检测。

技术领域

本发明属于纳米化学传感技术领域，具体涉及一种二价汞离子免仪器定量检测方法。

背景技术

二价汞离子（Hg²⁺）是具有严重生理毒性的重金属离子之一。Hg²⁺能够在动物和植物体内积累，并通过食物链逐步富集，其浓度可成千上万甚至百万倍地增加，最终威胁人类健康，例如可严重损害人体的神经、皮肤粘膜、泌尿及生殖等系统，甚至导致死亡。《国标生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）》中限定饮用水中汞含量不得超过0.001 mg/L（约5nM）。为保障食物、水和环境中的Hg²⁺不影响人体健康和生命安全，痕量Hg²⁺的定量检测意义重大。现有的常规金标准Hg²⁺定量检测技术主要包括电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法等。然而，这些定量方法普遍存在分析成本昂贵、操作步骤繁琐费时、不适于家庭应用与野外现场分析等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有定量技术的不足，提供一种二价汞离子免仪器定量检测方法。

本发明的思路：实验中发现，Hg²⁺可与纳米金反应生成金-汞齐，导致修饰在这种纳米探针表面的小分子保护剂脱附。随后，纳米金在高浓度盐溶液中发生团聚，所形成的大尺寸复合物可堵塞纳米多孔膜的纳米尺寸孔道。同时，纳米多孔膜孔道的“开-关”状态可进一步用于选择性调控彩色试剂在纸芯片中的流动长度。Hg²⁺浓度与该流动长度呈反比例关系。通过目视观察和使用直尺量取纸芯片中彩色试剂的流动长度，代替电感耦合等离子体质谱仪、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等价格昂贵且缺乏便携性的专业分析仪器进行信号（彩色试剂的流动长度）读取，即可实现Hg²⁺的简单、低成本、便携式准确定量分析。

具体步骤为：

（1）制备疏水性物质图案化的圆形纸微区芯片和长方形纸芯片，并分别滴加固定纳米金探针和彩色试剂，进而将圆形纸微区芯片、圆形纳米多孔膜和长方形纸芯片中的圆形区域对齐、依次叠加组装制得三维纸芯片。

（2）将二价汞离子样品溶液和含有高浓度氯化钠的缓冲溶液等体积混合，并滴加到步骤（1）制得的三维纸芯片的最上层的圆形纸微区芯片中，随后观察长方形纸芯片中彩色试剂的流动情况，5~30 min后使用直尺量取长方形纸芯片中彩色试剂的流动长度，该流动长度与二价汞离子的浓度呈反相关，从而实现二价汞离子的免仪器定量检测。

所述圆形纸微区芯片的外形为边长1.5~2 cm的正方形，中部为直径2~7 mm的圆形亲水性纸体，其余部分则填充蜡或疏水性聚合物。

所述长方形纸芯片的外形为长3~5 cm、宽1~2 cm的长方形，中部为连通的圆形亲水性纸体与长方形亲水性纸通道，其余部分则填充蜡或疏水性聚合物，其中圆形亲水性纸体的直径为2~7 mm，长方形亲水性纸通道的长为2.5~4.5 cm，宽为1~2 mm。

所述纳米金探针被滴加固定在圆形纸微区芯片的整个圆形亲水性纸体中，并在纳米金探针表面修饰了能让纳米金在高浓度盐溶液中稳定分散的小分子保护试剂，纳米金的粒径为10~30 nm。