一種檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)在于，在金納米棒溶液中加入葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液，紫外光照射后，再加入銅離子溶液和硫代硫酸鈉溶液，在可見-近紅外區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與葡萄糖濃度及銅離子濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)葡萄糖及銅離子的濃度。將上述檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中葡萄糖和生物銅的含量，無需任何預(yù)處理。本發(fā)明簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、無需復(fù)雜的檢測(cè)設(shè)備，在糖尿病診斷和治療效果的評(píng)估方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種通過納米棒的局域表面等離子體共振性質(zhì)的改變來檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，金納米棒因其優(yōu)越的物理和化學(xué)性質(zhì)受到越來越多的關(guān)注，其在光熱治療、細(xì)胞成像、基因傳遞、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面都有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。金納米棒在生物-化學(xué)傳感領(lǐng)域有長足的發(fā)展，在生物傳感方面(例如抗原抗體特異性檢測(cè))的應(yīng)用得益于其對(duì)周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的改變非常敏感；在化學(xué)傳感方面(例如溶液中金屬離子的檢測(cè))的應(yīng)用是通過調(diào)節(jié)金納米棒的等離子體性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。
[0003]糖尿病是一種由于人體的胰島素分泌不足或者胰腺功能發(fā)生障礙而引起新陳代謝發(fā)生紊亂的非傳染性慢性疾病，其作為一種高發(fā)性和高致命性疾病，受到廣泛的關(guān)注。糖尿病在發(fā)病過程中，常會(huì)伴隨糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生，如，糖尿病腎病、糖尿病足、糖尿病心血管等并發(fā)癥，給患者健康帶來極大的威脅，這也是糖尿病成為人類殺手的主要原因。血糖水平作為糖尿病檢測(cè)的臨床指標(biāo)，受到越來越多研究者的持續(xù)關(guān)注。與此同時(shí)，越來越多的研究表明，糖尿病患者體內(nèi)銅鋅等微量元素的代謝也有一定的變化，血液以及排泄物中銅的含量可以作為診斷糖尿病和糖尿病患者康復(fù)過程中治療效果的重要指標(biāo)。除此之外，銅作為一種人體必需的微量元素，對(duì)于血液、中樞神經(jīng)和免疫系統(tǒng)，頭發(fā)、皮膚和骨骼組織以及腦子和肝、心等內(nèi)臟的發(fā)育和功能有重要影響，銅的缺失或過量都會(huì)嚴(yán)重影響生物體的正常機(jī)能，因此準(zhǔn)確及時(shí)的檢測(cè)生物體液中銅的含量尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是通過氧化刻蝕金納米棒，改變其等離子體性質(zhì)，建立了一種檢測(cè)葡萄糖和銅的含量以及連續(xù)檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法，該方法具有很高的靈敏度和選擇性，簡(jiǎn)單快速，無需任何預(yù)處理。
[0005]本發(fā)明上述目的具體是:
[0006]一、提供一種檢測(cè)葡萄糖的含量的方法，該方法包括如下步驟:在金納米棒溶液中加入葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液，紫外光照射后，在可見-近紅外區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，其縱向等離子體波長逐漸藍(lán)移，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與葡萄糖濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)葡萄糖的濃度，檢測(cè)葡萄糖的最低濃度為0.45 μ Mo
[0007]具體地說，所述紫外光照射的功率密度為0.5-2mff/cm2,照射時(shí)間為35min。
[0008]具體地說，所述葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液是，在葡萄糖溶液中加入與葡萄糖溶液等體積的濃度為0.05mg/mL葡萄糖氧化酶，37°C水域40分鐘所得。
[0009]二、提供一種檢測(cè)銅的含量的方法，該方法包括如下步驟:在金納米棒溶液中加入銅離子溶液，再加入Na2S2O3溶液，在可見-近紅外區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，其縱向等離子體波長發(fā)生藍(lán)移，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與銅離子濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)銅離子的濃度，檢測(cè)銅離子的最低濃度為
IX 1(Γ10Μ。
[0010]具體地說，所述加入的Na2S2O3溶液是與銅離子溶液等體積的濃度為0.lmol/L的Na2S2O3 溶液。
[0011]三、提供一種聯(lián)合檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法，該方法包括如下步驟:在金納米棒溶液中加入葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液，紫外光照射后，再加入銅離子溶液和硫代硫酸鈉溶液，在可見-近紅外區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與葡萄糖濃度及銅離子濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)葡萄糖及銅離子的濃度，檢測(cè)葡萄糖及銅離子的最低濃度分別為0.ΑδμΜ'ΙΧΙΟ,Μ。
[0012]具體地說，所述紫外光照射的功率密度為0.5-2mff/cm2,照射時(shí)間為35min ;所述葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液是，在葡萄糖溶液中加入與葡萄糖溶液等體積的濃度為
0.05mg/mL葡萄糖氧化酶，37°C水域40分鐘所得；所述加入的Na2S2O3溶液是與銅離子溶液等體積的濃度為0.lmol/L的Na2S2O3溶液。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供基于上述檢測(cè)葡萄糖和銅的含量以及連續(xù)檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法的應(yīng)用，建立一種檢測(cè)或連續(xù)檢測(cè)生物體液中葡萄糖和銅的含量的方法，能通過單一的金納米棒局域表面等離子體共振性質(zhì)的變化連續(xù)檢測(cè)葡萄糖和銅的濃度，且檢測(cè)過程簡(jiǎn)單方便，易于操作，在糖尿病診斷和治療效果的評(píng)估方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。
[0014]本發(fā)明上述另一個(gè)目的具體是:
[0015]一、將檢測(cè)葡萄糖的含量的方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中葡萄糖的含量。
[0016]二、將檢測(cè)銅的含量的方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中或紅細(xì)胞中銅的含量。
[0017]三、將聯(lián)合檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中葡萄糖和生物銅的含量。
[0018]本發(fā)明的原理是，通過對(duì)氧化刻蝕金納米棒，改變其局域表面等離子體波波長，從而達(dá)到測(cè)量的目的。首先，葡萄糖溶液在葡萄糖氧化酶的作用下產(chǎn)生雙氧水，上述混合溶液加入到金納米棒溶液中，紫外光照射后，雙氧水在紫外照射下產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的羥基自由基，氧化刻蝕金納米棒，其縱向等離子體波長逐漸藍(lán)移；加入硝酸銅、硫代硫酸鈉溶液，銅在硫代硫酸鈉的作用下氧化金，產(chǎn)生Cu(S2O3)廣，因?yàn)榻鸺{米棒兩側(cè)的CTAB濃度大于兩端的濃度，氧化反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生在金納米棒的兩端，導(dǎo)致金納米棒縱橫比變小，縱向等離子體波長發(fā)生藍(lán)移。
[0019]通過以上方法可以用同一金納米棒連續(xù)檢測(cè)溶液中葡萄糖和銅的濃度，繼而用于檢測(cè)生物體液中葡萄糖和銅的含量。該方法不僅可以檢測(cè)溶液中游離的銅離子的含量，也可以檢測(cè)生物樣品中以絡(luò)合形式存在的銅的含量。
[0020]本發(fā)明通過金納米棒局域表面等離子體波長的變化檢測(cè)葡萄糖和銅的濃度。通過該方法，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測(cè)生物體液中葡萄糖和銅的含量。本發(fā)明方法具有很高的靈敏度和選擇性，簡(jiǎn)單快速，無需任何預(yù)處理，在糖尿病診斷和治療效果的評(píng)估方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的金納米棒檢測(cè)葡萄糖時(shí)，其局域表面等離子體共振光譜變化圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的金納米棒檢測(cè)血清中葡萄糖的含量柱狀圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的金納米棒檢測(cè)銅離子時(shí)，其局域表面等離子體共振光譜變化圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的金納米棒檢測(cè)血清中銅的含量柱狀圖。
[0025]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的金納米棒檢測(cè)紅細(xì)胞中銅的含量表格。
[0026]圖6為本發(fā)明實(shí)施例3的金納米棒連續(xù)檢測(cè)葡萄糖和銅時(shí)，其局域表面等離子體共振光譜變化圖。
[0027]圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的金納米棒連續(xù)檢測(cè)血清中葡萄糖和生物銅含量柱狀圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]取30 μ L七種不同濃度(0、l、3、10、20、33、100mM)的葡萄糖溶液，分別編號(hào)為A、B、C、D、E、F、G，在上述七種葡萄糖溶液中加入30 μ L濃度為0.05mg/mL葡萄糖氧化酶，37°C水域40分鐘，在七種混合溶液中分別加入ImL金納米棒溶液。然后將上述各組溶液在紫外燈光下照射35分鐘，在可見-近紅外區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，結(jié)果如圖1所示；按照上述檢測(cè)葡萄糖溶液濃度的方法，將葡萄糖溶液換作人的血清，檢測(cè)不同人的血清中葡萄糖的含量，結(jié)果如圖2所示。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]取20yL 濃度為 0mol/L、l.0Xl(T8mol/L、l.0Xl(T7mol/L、l.0Xl(T6mol/L、1.0X l(T5mol/L、1.0X l(T4mol/L、1.0X l(T3mol/L 的銅離子溶液，編號(hào)為 A、B、C、D、E、F、G,
分別加入到2mL制備的金納米棒溶液中，再分別加入20 μ L0.lmol/L的Na2S2O3溶液到各混合溶液中。在可見-近紅外區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，結(jié)果如圖3所示；按照上述檢測(cè)銅離子溶液濃度的方法，將銅離子溶液換做人的血清和紅細(xì)胞，檢測(cè)不同人的血清和紅細(xì)胞中生物銅的含量，結(jié)果如圖4、圖5所示。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]在30 μ L濃度為20mM的葡萄糖溶液中加入30 μ L濃度為0.05mg/mL葡萄糖氧化酶，37°C水域40分鐘，在混合溶液中加入ImL金納米棒溶液，紫外燈光下照射35分鐘，然后依次加入20 μ L濃度為1.0 X l(T3mol/L銅離子溶液和20 μ L0.lmol/L的Na2S2O3溶液,在可見-近紅外區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，結(jié)果如圖6所示，圖6中，曲線A為原始金納米棒的局域表面等離子體共振波長曲線，曲線B為與葡萄糖作用后的金納米棒的局域表面等離子體共振波長曲線，曲線C為與含銅離子的溶液作用后的金納米棒的局域表面等離子體共振波長曲線；按照上述步驟連續(xù)檢測(cè)血清中的葡萄糖和銅的含量，結(jié)果如圖7所示。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)葡萄糖的含量的方法，其特征在于包括如下步驟:在金納米棒溶液中加入葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液，紫外光照射后，在可見-近紅外區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，其縱向等離子體波長逐漸藍(lán)移，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與葡萄糖濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)葡萄糖的濃度，檢測(cè)葡萄糖的最低濃度為0.45 μ Mo
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)葡萄糖的含量的方法，其特征在于:所述紫外光照射的功率密度為0.5-2mW/cm2，照射時(shí)間為35min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述檢測(cè)葡萄糖的的含量方法，其特征在于:所述葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液是，在葡萄糖溶液中加入與葡萄糖溶液等體積的濃度為0.05mg/mL葡萄糖氧化酶，37°C水域40分鐘所得。
4.一種檢測(cè)銅的含量的方法，其特征在于包括如下步驟:在金納米棒溶液中加入銅離子溶液，再加入N%S203溶液，在可見-近紅外區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，其縱向等離子體波長發(fā)生藍(lán)移，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與銅離子濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)銅離子的濃度，檢測(cè)銅離子的最低濃度為IX ΙΟ,Μ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述檢測(cè)銅的含量的方法，其特征在于:所述加入的Na2S2O3溶液是與銅離子溶液等體積的濃度為0.lmol/L的Na2S2O3溶液。
6.一種聯(lián)合檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法，其特征在于包括如下步驟:在金納米棒溶液中加入葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液，紫外光照射后，再加入銅離子溶液和硫代硫酸鈉溶液，在可見-近紅外區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金納米棒局域表面等離子體共振波長的變化，根據(jù)金納米棒局域表面等離子體共振波長變化與葡萄糖濃度及銅離子濃度的關(guān)系曲線，檢測(cè)葡萄糖及銅離子的濃度，檢測(cè)葡萄糖及銅離子的最低濃度分別為0.ΑδμΜ'ΙΧΙΟ,Μ。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述聯(lián)合檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法，其特征在于:所述紫外光照射的功率密度為0.5-2mff/cm2,照射時(shí)間為35min ;所述葡萄糖氧化酶作用的葡萄糖溶液是，在葡萄糖溶液中加入與葡萄糖溶液等體積的濃度為0.05mg/mL葡萄糖氧化酶，37°C水域40分鐘所得；所述加入的Na2S2O3溶液是與銅離子溶液等體積的濃度為0.lmol/L的Na2S2O3 溶液。
8.—種如權(quán)利要求1所述檢測(cè)葡萄糖的含量的方法的應(yīng)用，其特征在于:將該方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中葡萄糖的含量。
9.一種如權(quán)利要求4所述檢測(cè)銅的含量的方法的應(yīng)用，其特征在于:將該方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中或紅細(xì)胞中銅的含量。
10.一種如權(quán)利要求6所述聯(lián)合檢測(cè)葡萄糖和銅的含量的方法的應(yīng)用，其特征在于:將該方法應(yīng)用于檢測(cè)血清中葡萄糖和生物銅的含量。
【文檔編號(hào)】G01N21/552GK104132916SQ201410371264
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】黃昊文, 陳甚娜, 趙倩, 張凌陽 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)