[发明专利]一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其应用

说明书

本发明公开了一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其应用，其是在玻璃毛细管表面沉积一层修饰了叠氮基的纳米金颗粒，而得到所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管。当铜离子存在时，以抗坏血酸钠作为催化剂，还原二价铜为一价亚铜，在亚铜离子的催化下，1‑乙炔基‑4‑(三氟甲基)苯和毛细管内壁上的叠氮基发生1,3‑偶极环加成反应，从而将三氟甲基苯这个强疏水基团连接在内壁，以降低玻璃毛细管表面的亲水性，毛细管中液面的上升高度也随之降低，从而可实现对铜离子浓度高低的初步检测，通过控制毛细管表面叠氮基的接枝量，还有望进一步实现铜离子浓度的定量测量，且其易于携带，可操作性强，检测方便，有望在食品安全分析上得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管及其在快速检测铜离子中的应用。

背景技术

在自然界中，许多生物材料的表面润湿性都有出色的刺激响应性。外部刺激（例如DNA、抗衡离子、温度、溶剂、电势、pH等）可以改变刺激敏感材料的表面构象和/或形态，从而导致表面润湿行为的改变。在功能上与天然表面具有相似润湿性的刺激响应材料已被开发用于生物分离、药物递送系统、基于细胞的诊断、生物传感等。毛细现象是一种常见的与自然界润湿性相关的物理化学现象，即液体在狭窄空间中无需外力就能产生流动的能力，毛细管力会随着毛细管中润湿性的变化而改变，可以在不测量接触角（CA）的情况下产生视觉信号。因此，自然学习可以为构建智能和功能性材料提供令人兴奋的策略。

铜离子是环境中主要的重金属污染物，而在生理系统中，铜离子水平的失衡与许多疾病有关，如贫血、癌症、心血管疾病等，因此，必须严格控制生活中铜(II)的含量。此外，由于Cu (II)具有不可生物降解的特性，会通过食物链积累，从而对人类产生负面影响。目前，许多分析方法已经用于铜离子的检测，如原子吸收光谱法、表面等离子体共振、耦合电感耦合等离子体质谱仪、光学发射光谱法、电感耦合等离子体等离子体共振散射光谱。但这些方法往往存在操作复杂、需要专业人员等劣势，因此，有必要开发一种快速、操作简单且便携的铜离子即时检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其可用于食品、环境中铜离子的便携式初步检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种刺激润湿响应性铜离子检测毛细管，其制备方法包括以下步骤：

（1）玻璃毛细管的清洗：将玻璃毛细管在60℃下于食人鱼溶液（98 vol% H₂SO₄和30vol% H₂O₂以体积比7:3混合）中浸泡清洗2 h，然后用乙醇和水各超声5 min，再用N₂吹干；

（2）纳米金溶液的制备：先采用柠檬酸钠还原法制备粒径20nm 左右的金种溶液，然后采用一步种子介导法，以巯基琥珀酸为还原剂制成粒径120nm左右的纳米金颗粒，经离心后将纳米金颗粒重新分散到水中，并调节pH为9.0，形成纳米金溶液；

（3）玻璃毛细管表面的氨基化处理：将清洗后的玻璃毛细管于含10 vol% γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）的乙醇溶液中浸泡2 h，然后将多余的溶液去除，将玻璃毛细管用乙醇超声清洗5 min，再用超纯水洗涤5遍，最后用N₂吹干，使玻璃毛细管表面修饰上一层氨基；

（4）玻璃毛细管表面的纳米金修饰：将步骤（3）表面氨基化处理后的玻璃毛细管在37 ℃下于步骤（2）所得纳米金溶液中浸没2 h，使纳米金颗粒吸附在玻璃管壁上；

（5）玻璃毛细管表面的叠氮修饰：在步骤（4）得到的表面修饰有纳米金颗粒的玻璃毛细管中注入浓度为10mg/mL的巯基-聚乙二醇-叠氮（SH-PEG-N₃）溶液，37 ℃下反应12h，反应后用水清洗，再用N₂吹干，制得所述刺激润湿响应性铜离子检测毛细管。