基于碘離子增強(qiáng)過(guò)氧化物酶樣活性的銅離子檢測(cè)

黃少白 姜翠鳳＊ 張 聰 楊孟達(dá)

（鹽城工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051）

0 前言

作為生命體中一種必需的微量元素，銅離子對(duì)心臟、大腦抗癌以及造血具有重要作用，在生命活動(dòng)中扮演著非常重要的角色。1然而，過(guò)量的銅離子卻會(huì)給健康帶來(lái)危害，比如，會(huì)引起腎病、缺血性心臟病，貧血等疾病，而且還會(huì)增加內(nèi)臟負(fù)擔(dān)，帶來(lái)嚴(yán)重的健康問(wèn)題。2-3因此，銅離子的檢測(cè)對(duì)于環(huán)境、食品安全以及人類健康都具有重要意義。本文基于碘離子能夠增強(qiáng)銅離子過(guò)氧化物酶樣活性的原理，構(gòu)建了一種檢測(cè)銅離子的簡(jiǎn)單方法。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 溶液的制備

用CuSO4和去離子水配制不同濃度的銅離子溶液，用KI和去離子水配制不同濃度的碘離子溶液。

1.2 過(guò)氧化物酶樣活性的表征

過(guò)氧化物酶樣活性的表征采用TMBH2O2顯色體系進(jìn)行。TMB(3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺)是一種顯色底物，在雙氧水存在的情況下，具有過(guò)氧化物酶樣活性的物質(zhì)能使其由無(wú)色變成藍(lán)色，在652nm處出現(xiàn)特征吸收峰。實(shí)驗(yàn)中，取不同濃度的硫酸銅溶液，然后加入KI溶液與之反應(yīng)5min，隨后加入TMB和雙氧水，3min后，進(jìn)行紫外可見(jiàn)光譜分析。UV－Visible紫外可見(jiàn)吸收光譜由Shimadzu公司UV－2600紫外可見(jiàn)分光光譜儀測(cè)得。

1.3 檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

先配制不同濃度的硫酸銅溶液，然后加入KI溶液與之反應(yīng)，反應(yīng)5 min后，加入TMB溶液和雙氧水，繼續(xù)充分反應(yīng)3 min,進(jìn)行紫外可見(jiàn)光譜分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 驗(yàn)證KI能增強(qiáng)Cu2+的活性

將 KI,CuSO4,CuSO4+KI分別與TMB溶液和雙氧水體系反應(yīng)，然后進(jìn)行紫外可見(jiàn)光譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖1），KI加入后，能使 Cu2+-TMB-H2O2體系顏色變得更深，同時(shí)，652nm處的吸收峰強(qiáng)度也顯著增高。這些結(jié)果表明，碘離子能夠增強(qiáng) Cu2+的活性。圖 1b表明，Cl-和 Br-對(duì)銅離子的過(guò)氧化物酶樣活性也具有增強(qiáng)作用，但增強(qiáng)效果不如I-。因此，我們選擇碘離子來(lái)進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)。

圖 1 （a）KI、Cu2+分別與 TMB、雙氧水體系反應(yīng)（b）KI、Cl、KBr與 Cu2+、TMB、雙氧水體系反應(yīng)及其紫外光譜圖

2.2 銅離子的檢測(cè)

基于碘離子能夠增強(qiáng)銅離子的過(guò)氧化物酶樣活性，更少的銅離子即可以使TMB-H2O2體系顯色，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了檢測(cè)銅離子的傳感器。將不同濃度的銅離子與碘離子混合反應(yīng)后，加入TMB-H2O2，對(duì)其進(jìn)行紫外可見(jiàn)吸收光譜分析，結(jié)果如圖2a所示，隨著銅離子濃度的增加，在652nm處的吸收逐漸增強(qiáng)，直到13.6μM,之后，吸收值隨銅離子濃度的增高而降低。另外，實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，更高濃度的銅離子（>20.3μM）加入后，溶液中會(huì)出現(xiàn)黑色沉淀。圖2b是在波長(zhǎng)為652 nm時(shí)，吸收值vs濃度的折線圖。可見(jiàn)，隨著銅離子濃度的增加，吸收值逐漸增加。當(dāng)濃度達(dá)到 13.6μM時(shí)，吸收值最高，之后，隨著銅離子濃度的增加，吸收值逐漸降低。在0-1.7μM濃度范圍內(nèi)，銅離子的濃度與其吸收值成良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為y=-0.003+0.032x （R2=0.974）,檢測(cè)限為0.1μM（S/N=3）。

圖2（a）加入不同濃度銅離子的紫外可見(jiàn)吸收光譜（b）吸收值 vs銅離子濃度折線圖

2.3 選擇性實(shí)驗(yàn)

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，證明 KI，TMB，雙氧水體系用于檢測(cè)銅離子這一方案可行。但是，不能排除其他和銅離子相似的金屬離子的干擾，所以我們進(jìn)行了選擇性實(shí)驗(yàn)。我們選擇了 Na+，K+，Ca2+，Hg2+，Al3+，F(xiàn)e3+等常見(jiàn)金屬離子，對(duì)所設(shè)計(jì)的傳感體系進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖3所示，從圖中可以看出，加入銅離子的吸收峰是最高的。其它金屬離子雖相較于空白有所增高，但其增高倍數(shù)遠(yuǎn)小于銅離子的增高倍數(shù)。說(shuō)明 KI，TMB，雙氧水體系可以用于銅離子檢測(cè)，不會(huì)被其他金屬離子干擾。

圖3 不同濃度其他金屬離子的紫外光譜（左）和吸收值對(duì)不同金屬離子的柱狀圖（右）

3 結(jié)論

碘離子能夠增強(qiáng)銅離子的過(guò)氧化物酶樣活性，基于此，設(shè)計(jì)了檢測(cè)銅離子的檢測(cè)體系。檢測(cè)限為0.1μM。其它金屬離子不會(huì)干擾銅離子的檢測(cè)。該種檢測(cè)方法速度快，操作方便，可應(yīng)用范圍廣泛。

［1］李敏,孔慧芳,郭志慧.基于銅離子與 DNA相互作用的銅離子檢測(cè) [J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2016,37(7):1269-1275.

［2］羅宗乾,張艮,劉芳玲,王榮.含氮碳量子點(diǎn)的電化學(xué)制備及其在銅離子檢測(cè)中的應(yīng)用[J].化學(xué)傳感器,2014,30(1):30-36.

［3］張浩琪,梁國(guó)熙,吳向陽(yáng),潘宏程.熒光金納米團(tuán)簇的制備及其在銅離子檢測(cè)中的應(yīng)用[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào),2012,28(5):608-612.