[发明专利]一种测定植物体内纳米银和银离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境分析化学和生态学领域，涉及一种基于酶提取耦合单颗粒-电感耦合等离子体质谱(spICP-MS)技术快速检测植物体内纳米银(AgNP)和银离子(Ag⁺)的方法。

背景技术

因具有优良、广谱的抗菌性能，AgNP已经被广泛地用于医用喷鼻剂、纺织品、伤口处理绷带、母婴用品、洗衣机等消费品中。据伍德罗·威尔逊国际学者中心统计，目前市场上大约有410种消费品含有AgNP，占所有纳米材料产品的25.2％(http://www.nanotechproject.org/)。AgNP在制备、使用、废弃及循环过程中将不可避免地进入到环境当中。植物是陆生生态系统中重要的初级生产者，越来越多证据表明AgNP会对植物生长发育产生毒性，包括抑制种子的萌发和根系伸长、导致代谢功能紊乱，阻碍光合作用等。相较于AgNP植物毒性研究，从细胞水平上认识AgNP的植物内化、积累、转运与转化等问题，直接制约了对AgNP毒性机理的认识。因此，为了科学评价AgNP在植物体内的转化过程和进一步评价AgNP的暴露风险，需建立有效地快速测定植物体基质中AgNP和Ag⁺的方法。

环境样品中纳米颗粒的分析通常受限于极低的环境浓度和复杂的环境基质。近年来浊点萃取、场流分离、流体动力色谱法、毛细管电泳与ICP-MS在线联用已成功用于AgNP和Ag⁺的分离测定。但是相关研究需要先进行复杂的AgNP和Ag⁺的分离操作，随后才能在线检测。这些操作不仅繁琐、耗费人力和时间，而且还可引入许多人为操作误差。值得注意的是，这些方法未能实现复杂的生物样品中AgNP和Ag⁺的有效测定。TEM-EDS能够从拍摄到的电镜照片中读取样品中纳米颗粒的粒径信息，然而它不能适用于低浓度的环境样品(ng L^-1-μg L^-1)且不能获取纳米颗粒的颗粒浓度信息。同步辐射相关技术(XANES和μ-XRF等)可以分析样品中AgNP的结合形态，提供原子尺度信息，但这项技术同时受限于高的浓度检测限以及需要长时间的数据采集和复杂的数据处理过程。因此，开发一种快速测定生物样品中AgNP和Ag⁺的新方法具有重要意义。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种测定植物体内纳米银和银离子的方法，该方法基于Macerozyme R-10酶提取-单颗粒电感耦合等离子体质谱联用技术，能够快速测定植物样品中AgNP和Ag⁺。

技术方案：一种测定植物体内纳米银和银离子的方法，步骤为：

(1)获取银污染植物；

(2)用弱碱TMAH或混合酶Macerozyme R-10进行提取AgNP和Ag⁺；

(3)通过单颗粒-电感耦合等离子体质谱(spICP-MS)测定，实现植物中AgNP颗粒的颗粒浓度、颗粒粒径分布和Ag⁺的检测。

上述TMAH提取AgNP和Ag⁺的步骤为：步骤1)称取0.1g植物叶片，剪成小块后置于50mL烧杯中，用80nm的AgNP标准溶液进行标记，使得最终溶液中AgNP的浓度为28,000NPs·mL^-1；步骤2)向标记完成的植物叶片中加入10mL 1wt.％的TMAH，水浴超声24h分散组织并防止AgNP团聚，将超声后的组织悬液移入到离心管离心后过孔径为1μm的滤膜；步骤3)利用spICP-MS仪器检测，型号为：NexION 300，PerkinElmer，USA；仪器测定参数为：ICP-MS操作条件：载气流速1L min^-1；辅助气体流速1.2L min^-1；等离子气流速18L min^-1；ICP无线电频率能量1600W；模拟阶段电压-2850V；脉冲阶段电压1000V；池入电压-6V；池出电压-6V；池杆抵消-14；采样椎体为镍；过滤椎体为镍；进样系统为旋流雾室为Meinhard雾化器；spICP-MS方法参数为：分析元素Ag；密度10.5g·cm^-3；质量106.9amu；滞留时间0.05ms；稳定时间0ms。