[发明专利]基于酸性磷酸酶活性抑制原理的比率荧光法检测As(V)

说明书

本发明公开了一种基于酸性磷酸酶活性抑制原理的比率荧光法检测As(V)，属于环境分析技术领域。先制备量子点@铽离子‑单磷酸鸟嘌呤核苷酸(QDs@Tb‑GMP)复合物，酸性磷酸酶(ACP)催化GMP水解从而破坏QDs@Tb‑GMP的结构，导致Tb的绿色荧光淬灭，而QDs的红色荧光不变。As(V)可抑制ACP的活性，使得Tb的荧光不淬灭，随着As(V)浓度的增大，Tb与QDs的荧光比值(I₅₄₇/I₆₅₂)逐渐增加，构建了比率荧光法检测As(V)。此外，在紫外灯下，随着As(V)浓度的增加，QDs@Tb‑GMP溶液从红紫色变为橙色，可实现As(V)的可视化分析。QDs@Tb‑GMP的制备方法简便、水溶性好、环境友好，该比率荧光法不仅改善了测定As(V)的灵敏度，结合氧化处理还可用于检测实际样品中无机砷总量。

技术领域

本发明涉及一种基于酸性磷酸酶活性抑制原理的比率荧光法检测As(V)，属于环境分析技术领域。

背景技术

无机砷污染是当前环境重金属污染问题中最为严重的问题之一。环境中五价砷(As(V))的存在十分广泛，尤以在含氧高的环境中为主。且水中的As(V)可轻易进入到鱼类、稻谷等水生动植物中，动植物体内As(V)的累积通过食物链而进入人体，从而造成砷对人类健康的危害。因而，世界卫生组织(WHO)对饮用水中砷的最高允许值规定为10ppb。

As(V)和磷酸具有极高的相似性，如相同的化学结构，几乎相同的尺寸和pKa值，完全相同的含氧原子，热化学半径仅相差4％以及相似的金属亲和性等(Elias M,Wellner A,Goldin-Azulay K,Chabriere E,Vorholt JA,Erb TJ,Tawfik DS.The molecular basisof phosphate discrimination in arsenate-rich environments.Nature,2012,491,134-137)。磷酸是生命体组成必须的成分，而砷酸具有毒性，磷酸与砷酸的高度相似性为某些领域中砷酸盐有效取代磷酸盐提供了有力证据(Wolfe-Simon F,Blum JS,Kulp TR,Gordon GW,Hoeft SE,Pett-Ridge J,Stolz JF,Webb SM,Weber PK,Davies PCW,AnbarAD,Oremland RS.A bacterium that can grow by using arsenic insteadofphosphorus,Science,2011,332,1163-1166.)。由于砷取代磷酸形成的金属酯中间体稳定性较天然磷酸酯中间体更高，因此，As(V)被认为是磷酸酶的有效抑制剂。Cosnier等人基于酸性磷酸酶(ACP)和多酚氧化酶构建了双酶电化学传感器，利用As(V)对ACP的特异性抑制作用对水解后产物的分析实现了As(V)的灵敏电化学测定(Cosnier S,Mousty C,Cui X,Yang X,Dong S.Specific determination of As(V)by an acid phosphatase-polyphenol oxidase biosensor.Analytical Chemistry,2006,78,4985-4989)；利用As(V)对ACP的特异性抑制作用，电化学分析法(Sanllorente-Méndez S,Domínguez-RenedoO,Arcos-Martínez MJ.Development of acid phosphatase based amperometricbiosensors for the inhibitive determination of As(V).Talanta,2012,93,301-306)以及AuNPs比色分析法(Zhang J,Zhang C-L,Yu S-H.Tuning gold nanoparticleaggregation through the inhibition of acid phosphatase bioactivity:Aplasmonic sensor for light-up visual detection of arsenate(As^V).ChemPlusChem,2016,81,1147-1151)也可用于定量检测As(V)。