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)

【摘 要】銅離子具有過(guò)氧化物酶樣活性，我們發(fā)現(xiàn)，碘離子能增強(qiáng)這種活性。基于此，利用TMB-H2O2 體系，采用紫外分光光度法，實(shí)現(xiàn)了銅離子的靈敏檢測(cè)。該方法操作簡(jiǎn)便，速度快，有望應(yīng)用于環(huán)境中銅離子的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】銅離子；檢測(cè)；過(guò)氧化物酶樣活性；碘離子

中圖分類號(hào)： O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）02-0004-002

【Abstract】Copper ions have peroxidase activity， and we have found that iodide can enhance this activity. Based on this， using TMB-H2O2 system， ultraviolet spectrophotometry is adopted to realize the sensitive detection of copper ions. The method is easy to operate and fast， and it is expected to be applied to the field detection of copper ions in the environment.

【Key words】Copper ion；Detection；Peroxidase activity；Iodine ion

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TMB-H2O2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)。

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?？梢?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）。

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。

【參考文獻(xiàn)】

[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)?；瘜W(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.