[发明专利]一种纳米纤维膜血铅颜色传感器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新颖的纳米纤维膜血铅颜色传感器及其检测方法，属于纳米功能材料技术领域。

背景技术

铅是一种不可降解的重金属，由于其具有高密度、良抗蚀性、熔点低、柔软、易加工等特性，因此在许多工业领域中得到应用。我国是较早使用铅的国家之一，而今铅在为人类服务的同时，也给人类带来了许多可怕的麻烦，其广泛存在于家具、玩具、油漆等日常用品甚至是食品以及食品包装中。众多研究表明铅能够在人体内积聚而引起铅中毒，并且该中毒过程相当缓慢而且毒性隐蔽，毒性发作之前不易察觉。据世界卫生组织研究报道称，人体一旦被已遭铅污染的物质侵袭，铅就会在人体逐渐积聚，乃至发展到对机体的各个系统造成伤害，如血液系统、神经系统、泌尿系统、免疫系统等，深度铅中毒甚至会引发癌症。特别是对于儿童而言，由于其神经系统处于快速的生成和成熟时期，避免引起神经毒性作用的重要防御结构未发育完全，因此儿童对铅的吸收率及在体内滞留时间是成人5-8倍，铅对儿童的毒性作用，不仅表现在高浓度接触的状况下，即便是低剂量水平下，也会对儿童的健康成长造成很大的影响。针对上述现象，除了要加大国家食品卫生监测、环境监测、生活用品卫生安全监测的力度进行初级防御以外，还需要提供一种能够快速便捷的进行血铅检测的方法，降低血铅浓度检测极限，尽早察觉血铅中毒，从而采取有效的治疗措施，避免造成血铅深度中毒。

目前，国际上最常用的方法是原子吸收光谱法(AAS)，该方法是根据处于气态的基态原子在特定波长光的辐射下，原子外层电子对光的特征吸收这一现象建立起来的一种光谱分析方法。具有选择性强、干扰较小、准确度较高、分析速度快等优点；在使用原子发射光谱分析(AES)进行血铅检测时，可根据组成物质的气态原子或离子受激发后产生的光谱，从而建立的分析方法。该方法灵敏度高、准确度高、选择性好。此外还有微分电位溶出分析法(DPSA)、原子荧光分光光度法(AFS)、毛细管电泳法(CE)等血铅分析技术。但这些现有的检测方法都存在一些不足，所用仪器均属于大型紧密仪器，需要专业的技术人员才能完成测试，且仪器的费用相对较高，另外样品必须经过高温硝化或萃取，操作繁琐，无法实现实时检测，所以很难满足基层单位及环境样品的快速检测。专利CN1458515A制备出了一种铅检测试纸，该试纸是利用浸渍显色剂的滤纸与基板固定后进行铅离子检测，并与比色卡进行比对，从而得出铅离子浓度。但该种方法中使用的显色物质为玫瑰红酸钠，该溶液性质不稳定，使用使必须新鲜配制。此外，该种试纸的基板采用的是塑料材质，在检测过后存在会对环境造成二次污染的问题；德国MN公司也发明了铅离子检测试纸，但该种试纸存在预处理过程繁琐，重复实验困难，误差较大的缺点。上述试纸都只适用于食品、水质等铅检测，并不能在用于人体血液中铅含量的检测，因而急需研制一种可对铅中毒进行早期筛查和及时干预，具有操作简便、结果直观、易于分析、价格低廉、并且能够保证测试效果的血铅测试器件。

金纳米粒子作为一种对于多样的纳米尺度应用如化学感应、电化学、光学和生物领域等很有潜能的模块日益引起广泛的关注。由于其高表面能量，使得其会变得不稳定，需要通过合适的表面修饰来阻止沉积。而纳米金胶体能够稳定又迅速的吸附蛋白质，一方面纳米金胶体的稳定性得到了提高，与此同时蛋白质的生物活性并不会因此受到影响。由此制备的金探针可以依据结合蛋白不同定性对某种物质进行分析检测，采用裸眼即可观察，简单易行，成本低廉，已被成功应用于艾滋病病毒(HIV)抗体的定性检测、DNA识别与检测、生物传感器等领域。本发明将修饰蛋白后的纳米金粒子，通过疏水力、氢键以及静电作用固定于硝化纤维膜上，利用铅离子会加速纳米金的浸取反应，制备出颜色传感器，有望用于血铅检测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种纳米纤维膜血铅颜色传感器，响应速度快，检测灵敏度高。

为达到上述目的，本发明提供了一种纳米纤维膜血铅颜色传感器，其特征在于，通过以下步骤制得：

第一步：在搅拌釜中将硝化纤维素原料溶于溶剂中，配制成质量百分比为0.5％-20％的硝化纤维素溶液，搅拌转速为50-200rpm，搅拌时间为6-7h；

第二步：在相对湿度20％-60％条件下，将第一步得到的硝化纤维素溶液以0.1-4mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接10-40kV电源进行静电纺丝，将纺出的纳米纤维沉积到载片容器上，干燥后，得到纳米硝化纤维素膜；

第三步：将氯金酸原料溶于去离子水中，配制成浓度为1mM的氯金酸溶液，搅拌速度为20-100rpm；