黃少白 姜翠鳳＊ 張 聰 楊孟達

（鹽城工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051）

0 前言

作為生命體中一種必需的微量元素，銅離子對心臟、大腦抗癌以及造血具有重要作用，在生命活動中扮演著非常重要的角色。1然而，過量的銅離子卻會給健康帶來危害，比如，會引起腎病、缺血性心臟病，貧血等疾病，而且還會增加內(nèi)臟負擔(dān)，帶來嚴重的健康問題。2-3因此，銅離子的檢測對于環(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銅離子過氧化物酶樣活性的原理，構(gòu)建了一種檢測銅離子的簡單方法。

1 實驗

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 過氧化物酶樣活性的表征

過氧化物酶樣活性的表征采用TMBH2O2顯色體系進行。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，具有過氧化物酶樣活性的物質(zhì)能使其由無色變成藍色，在652nm處出現(xiàn)特征吸收峰。實驗中，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，進行紫外可見光譜分析。UV－Visible紫外可見吸收光譜由Shimadzu公司UV－2600紫外可見分光光譜儀測得。

1.3 檢測實驗

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,進行紫外可見光譜分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 驗證KI能增強Cu2+的活性

將 KI,CuSO4,CuSO4+KI分別與TMB溶液和雙氧水體系反應(yīng)，然后進行紫外可見光譜分析，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，652nm處的吸收峰強度也顯著增高。這些結(jié)果表明，碘離子能夠增強 Cu2+的活性。圖 1b表明，Cl-和 Br-對銅離子的過氧化物酶樣活性也具有增強作用，但增強效果不如I-。因此，我們選擇碘離子來進行下面的實驗。

圖 1 （a）KI、Cu2+分別與 TMB、雙氧水體系反應(yīng)（b）KI、Cl、KBr與 Cu2+、TMB、雙氧水體系反應(yīng)及其紫外光譜圖

2.2 銅離子的檢測

基于碘離子能夠增強銅離子的過氧化物酶樣活性，更少的銅離子即可以使TMB-H2O2體系顯色，因此，我們設(shè)計了檢測銅離子的傳感器。將不同濃度的銅離子與碘離子混合反應(yīng)后，加入TMB-H2O2，對其進行紫外可見吸收光譜分析，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，直到13.6μM,之后，吸收值隨銅離子濃度的增高而降低。另外，實驗中我們發(fā)現(xiàn)，更高濃度的銅離子（>20.3μM）加入后，溶液中會出現(xiàn)黑色沉淀。圖2b是在波長為652 nm時，吸收值vs濃度的折線圖?？梢?，隨著銅離子濃度的增加，吸收值逐漸增加。當濃度達到 13.6μM時，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）,檢測限為0.1μM（S/N=3）。

圖2（a）加入不同濃度銅離子的紫外可見吸收光譜（b）吸收值 vs銅離子濃度折線圖

2.3 選擇性實驗

通過以上實驗，證明 KI，TMB，雙氧水體系用于檢測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，所以我們進行了選擇性實驗。我們選擇了 Na+，K+，Ca2+，Hg2+，Al3+，F(xiàn)e3+等常見金屬離子，對所設(shè)計的傳感體系進行測試，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)遠小于銅離子的增高倍數(shù)。說明 KI，TMB，雙氧水體系可以用于銅離子檢測，不會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）和吸收值對不同金屬離子的柱狀圖（右）

3 結(jié)論

碘離子能夠增強銅離子的過氧化物酶樣活性，基于此，設(shè)計了檢測銅離子的檢測體系。檢測限為0.1μM。其它金屬離子不會干擾銅離子的檢測。該種檢測方法速度快，操作方便，可應(yīng)用范圍廣泛。

［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 [J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報,2016,37(7):1269-1275.

［2］羅宗乾,張艮,劉芳玲,王榮.含氮碳量子點的電化學(xué)制備及其在銅離子檢測中的應(yīng)用[J].化學(xué)傳感器,2014,30(1):30-36.

［3］張浩琪,梁國熙,吳向陽,潘宏程.熒光金納米團簇的制備及其在銅離子檢測中的應(yīng)用[J].分析科學(xué)學(xué)報,2012,28(5):608-612.