[发明专利]一种尿素浓度快速检测方法及检测传感器和应用

说明书

本发明公开了一种尿素浓度快速检测方法及其应用，该方法利用脲酶‑纳米金复合材料在尿素的存在下，采用790‑820nm的红外激光的照射，使溶液升温加速脲酶催化尿素分解成氨气和二氧化碳，通过便携式气压计读取压力值。通过测量一系列已知浓度的尿素溶液，获得标准曲线对照图，然后用同样的方法检测未知浓度的样本溶液，读取压力值并与标准曲线对照图进行对比，得到待检测溶液中尿素的浓度，实现对尿素浓度的快速检测。该方法尤其适用于对人的体液中尿素浓度的即时检测，具有方便、快捷、选择性好、灵敏度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种尿素浓度的检测方法及其应用。

背景技术

尿素在自然界中分布广泛，其分析在临床、食品及农业化学中都具有重要意义。尿液中尿素的浓度可以用于评估人的营养状况，如低蛋白质摄入和食物缺乏。此外，它是评估尿毒症毒素水平的重要标志。尿素同时也作为肥料进入环境，分解成有毒的氨，从而污染环境。血清中尿素的正常水平为15-40mg/dL(2.5-7.5mM/L)，在患有肾功能不全的患者中，血清尿素浓度在180-480mg/dL(30-90mM/L)之间变化。尿素的准确检测在临床诊断、乳品工业、化肥厂和环境监测中至关重要。传统的尿素检测的方法主要有气相色谱法，量热法和荧光分析法。这些方法虽然可靠，但都需要高成本、庞大的仪器和复杂的操作，不适合现场监测。

发明内容

针对现有的通过色谱法、紫外分光光度法等检测尿素时存在的不足，本发明的目的在于提供一种成本低、适合现场监测、快速、使用便捷的尿素浓度快速检测方法及其应用

作为本发明的一个目的提出了一种尿素浓度的快速检测方法，包括以下步骤：

(1)准备脲酶-纳米金复合材料、不同浓度的尿素溶液、790-820nm的红外激光、气压计；

(2)将一种浓度的尿素溶液加入到步骤(1)准备的脲酶-纳米金复合材料中，成为混合液；

(3)用步骤(1)所述红外激光照射步骤(2)所述混合液，利用该混合液中纳米颗粒的光热性能将光能转化为热能，使溶液升温，加速脲酶催化尿素分解为二氧化碳和氨气，并用气压计测出其气压值；

(4)记录步骤(3)的气压值；

(5)分别用不同浓度的尿素溶液重复步骤(2)到步骤(4)，得到不同的气压值；

(6)根据所述步骤(5)中得到的不同气压值分别对应的不同浓度的尿素溶液绘制成标准曲线对照图；

(7)将待检未知浓度的样本溶液加入到步骤(1)准备的脲酶-纳米金复合材料中，重复步骤(3)和步骤(4)，得到一气压值，用该气压值与步骤(6)所述的标准曲线对照图进行对照得知所述待检溶液的尿素浓度。

制成所述脲酶-纳米金复合材料包括如下步骤：

(1.1)分别取640μL且溶液浓度为100mM的对苯二酚溶液、40μL且溶液浓度为60mM的硝酸银溶液、40μL且溶液浓度为25mM的氯金酸溶液依次加入到18ml且溶液浓度为90mM的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，震荡使溶液颜色由无色变化为蓝色至浅红砖色，加入200μL浓氨水，去除氯化银模板，得到球形中空多孔纳米金。

(1.2)将步骤(1.1)中的球形中空多孔纳米金与脲酶溶液混合，所述球形中空多孔纳米金浓度为0.05-0.10mg/mL，所述脲酶溶液浓度为0.10-0.20mg/mL，球形中空多孔纳米金与脲酶溶液以体积比为(1～2):(3～4)组装，使脲酶吸附于球形中空多孔纳米金，随后离心分离得到脲酶-纳米金复合材料，脲酶-纳米金复合材料中球形中空多孔纳米金粒径为100-130nm。

作为优选步骤(1.2)脲酶溶液浓度为0.15mg/ml，脲酶-纳米金复合材料中球形中空多孔纳米金粒径为105nm，浓度为0.07mg/mL，球形中空多孔纳米金与脲酶溶液以体积比为1:3组装。