(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107024458 A(43)申请公布日 2017.08.08
(21)申请号 201710138185.6(22)申请日 2017.03.09
(71)申请人 南京工业大学
地址 210009 江苏省南京市鼓楼区新模范
马路5号(72)发明人 李林 黄维 吴美容 于海东
张承武 黄晓 陈步祥 白磊 倪赟 (74)专利代理机构 南京先科专利代理事务所
(普通合伙) 32285
代理人 叶帅东(51)Int.Cl.
G01N 21/64(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图5页
(54)发明名称
一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件及其制备方法与应用
(57)摘要
本发明公开了一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件及其制备方法与应用。该器件在亲水性纸基上打印检测区域，所述检测区域上设有探针层,所述探针层的材料为探针1溶液或探针2溶液。先制备纸基检测区域；配制不同浓度的铜离子溶液；在检测区域添加探针1或探针2溶液，再添加铜离子标准溶液，绘制铜离子标准曲线；在纸基检测区域添加待测样品，根据所得荧光强度和铜离子标准曲线直接得到铜离子浓度。本发明纸基器件结构简单、易于制备，灵敏度高，对待测样品要求低，无需前期预处理，最低检测限位为1ppM。
CN 107024458 ACN 107024458 A
权 利 要 求 书
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1.一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件，其特征在于，在亲水性纸基上打印检测区域，所述检测区域上设有探针层，所述探针层的材料为探针1
溶液或探针2 溶液。
2.根据权利要求1所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件，其特征在于，所述检测区域形状为内径为1.2mm的圆形；所述探针层的容积为2μL。
3.根据权利要求1所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件，其特征在于，所述探针1
溶液或探针2
溶液的制备方
法：称取探针1溶液或探针2 溶
解于0.5mL的二甲基亚砜中配置成1-10mM的溶液，震荡至完全溶解，备用。
4.基于权利要求1所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备纸基检测区域选取亲水性纸基，用打印技术将打印介质打印在亲水性纸基上形成检测区域后，在150℃-180℃加热至打印介质融化穿透纸基形成疏水结构作为纸基基底备用；
步骤2，配制铜离子标准溶液用水配制0-100μM不同浓度的铜离子溶液；步骤3，绘制铜离子标准曲线
选取纸基基底，在检测区域加入同体积同浓度的探针1
或探针2 溶液，干燥后，分别加入同体积的不同浓度铜离子标
准溶液，20-37℃下反应1-2h后干燥处理，然后用460nm激光光源激发，再在黑暗条件下记录荧光图像，并用软件的读取荧光强度F，以检测物的浓度为横坐标，荧光强度Fx作为纵坐标，绘制标准曲线；
步骤4，待测样品中铜离子浓度的测定
在纸基基底的检测区域中加入同体积同浓度的探针1或探针2溶液，干燥后，加入同体积的待测样品，反应后干燥处理，然后用460nm激光光源激发，再在黑暗条件下记录荧光图
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权 利 要 求 书
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像，并用软件的读取荧光强度F0，代入标准曲线得到待测液中的铜离子浓度。
5.根据权利要求4所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件的制备方法，其特征在于，步骤1中所述亲水性纸基为纤维素滤纸、打印纸或硝酸纤维素膜；打印介质为疏水性油墨、石蜡、光刻胶或烷基烯酮二聚体。
6.根据权利要求4所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件的制备方法，其特征在于，步骤3中在检测区域加入探针1的浓度为5mM。
7.根据权利要求4所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件的制备方法，其特征在于，步骤4中待测样品为肝癌细胞液、尿液或唾液。
8.基于权利要求1所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件在铜离子检测上的应用。
9.根据权利要求9所述的一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件在铜离子检测上的应用，其特征在于，所述最低检测限位为1ppM。
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说 明 书
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一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件及其制备方法与应用
技术领域
[0001]本发明属于铜离子快速定量检测技术领域，具体涉及一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件及其制备方法与应用。
背景技术[0002]铜是生物体中基本的微量元素之一，在不同的生理过程中如线粒体的呼吸、铁的吸收以及大量酶的氧化还原过程中作为催化辅助因子起着重要作用。但生物体内摄入过量的铜也会产生毒性，从而引起Wilson’s，Menkes和Alzheimer’s等神经性疾病。由于人类长期大量的过渡使用，铜已经成为环境中的一种重要污染物，因此，检测铜离子对环境和生命过程活动具有非常重要的意义。[0003]铜是生物体中基本的微量元素之一，在不同的生理过程中如线粒体的呼吸、铁的吸收以及大量酶的氧化还原过程中作为催化辅助因子起着重要作用。但生物体内摄入过量的铜也会产生毒性，从而引起Wilson’s，Menkes和Alzheimer’s等神经性疾病。由于人类长期大量的过渡使用，铜已经成为环境中的一种重要污染物，因此，检测铜离子对环境和生命过程活动具有非常重要的意义。[0004]综上所述，制备荧光纸基器件作为检测铜离子浓度尤为重要，因此，迫切需要研制开发具有灵敏、快速、特异性好等优点的铜离子检测纸基技术。[0005]申请号201410352771.7的中国专利《一种铜离子光谱探针及其制备方法和应用》
公开了一种铜离子光谱探针的结构式用于检测铜离子浓度方便准确、
灵敏度高，但是检测时溶液需要现配，外出检测携带不便，并且不能直接读出铜离子浓度。发明内容
[0006]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件及其制备方法与应用，该纸基器件能快速、定量、高灵敏地检测铜离子的浓度，携带方便，无污染，且制备方法简单，适合产业化。[0007]为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：[0008]一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件，在亲水性纸基上打印检测区域，所述检测区域上设有探针层，所述探针层的材料为探针1
溶液或探针
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说 明 书
溶液。
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[0009]
作为改进的是，所述检测区域形状为内径为1.2mm的圆形；所述探针层的容积为2μ
L。
[0010]作为改进的是，所述探针1溶液或探针2
溶液的制备方法：称取探针1
溶液或探针2溶解于0.5mL的二甲基亚砜中配置成1-10mM的溶
液，震荡至完全溶解，备用。
[0011]上述检测铜离子浓度的荧光纸基器件的制备方法，包括以下步骤：[0012]步骤1，制备纸基检测区域[0013]选取亲水性纸基，用打印技术将打印介质打印在亲水性纸基上形成检测区域后，在150℃-180℃加热至打印介质融化穿透纸基形成疏水结构作为纸基基底备用；[0014]步骤2，配制铜离子标准溶液[0015]用水配制0-100μM不同浓度的铜离子溶液；[0016]步骤3，绘制铜离子标准曲线[0017]选取纸基基底，在检测区域加入同体积同浓度的探针1
或探针2 溶液，
干燥后，分别加入同体积的不同浓度铜离子标准溶液，20-37℃下反应1-2h后干燥处理，然后用460nm激光光源激发，再在黑暗条件下记录荧光图像，并用软件读取荧光强度F，以检测物的浓度为横坐标，荧光强度Fx作为纵坐标，绘制标准曲线；[0018]步骤4，待测样品中铜离子浓度的测定
[0019]在纸基基底的检测区域中加入同体积同浓度的探针1或探针2溶液，干燥后，加入同体积的待测样品，反应后干燥处理，然后用460nm激光光源激发，再在黑暗条件下记录荧光图像，并用软件的读取荧光强度F0，代入标准曲线得到待测液中的铜离子浓度。[0020]作为改进的是，步骤1中所述亲水性纸基为纤维素滤纸、打印纸或硝酸纤维素膜；打印介质为疏水性油墨、石蜡、光刻胶或烷基烯酮二聚体。[0021]作为改进的是，步骤3中在检测区域加入探针1的浓度为5mM。
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说 明 书
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作为改进的是，步骤4中待测样品为肝癌细胞液、尿液或唾液。
[0023]上述检测铜离子浓度的荧光纸基器件在铜离子检测上的应用。[0024]作为改进的是，上述检测铜离子浓度的荧光纸基器件在铜离子检测上的最低检测限位1ppM。
[0025]本发明原理为将荧光探针和铜离子特异性识别功能结合在纸基上，实现用纸基定量检测铜离子浓度的检测。将反应完的纸基检测装置置于检测仪器中用手机拍摄荧光图片，荧光强度颜色与铜离子浓度存在相关性，本发明利用此原理实现铜离子的定量检测。[0026]有益效果
[0027]1.本发明纸基器件结构简单，易于制备，操作方便，可批量生产待用；[0028]2.本发明利用荧光探针材料与铜离子特异性结合，可直接在复杂体液样品中进行检测，根据荧光强度，利用手机作为信号收集装置，直接获得铜离子浓度，无需对待测样品进行预处理，灵敏度高，检测下限可达1ppM。附图说明
[0029]图1为本发明检测原理图；
[0030]图2为探针1与铜离子反应的荧光光谱图；[0031]图3为探针2与铜离子反应的荧光光谱图；[0032]图4为低浓度探针1与铜离子反应荧光光谱图；[0033]图5是的探针1与铜离子反应的SEM图片；[0034]图6为探针1与铜离子反应的共聚焦成像图；[0035]图7为实施例1的荧光纸基器件，其中1-亲水性纸基，2-检测区域，3-探针层。具体实施方式
[0036]下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。[0037]实施例1
[0038]一种检测铜离子浓度的荧光纸基器件，在纤维素滤纸上用蜡打印1.2mm的圆形检测区域，所述检测区域上设有溶剂为2μl探针层，所述探针层材料为探针1溶液。[0039]所述探针1溶液的制备方法为：称量0.00246g探针1溶质加入到1mL的离心管中，加入1mL的二甲基亚砜，配置成5mM的溶液。
[0040]上述检测铜离子浓度的荧光纸基器件的制备方法，包括以下步骤：[0041]步骤1，制备纸基检测区域
[0042]选取亲水性纸基用打印技术将打印介质打印在亲水性纸基上形成检测区域后，180℃烘7min得纸基基底备用，所述打印介质为蜡；[0043]步骤2，配制铜离子标准溶液[0044]用水配制0-100μM不同浓度的硝酸铜溶液；[0045]步骤3，绘制铜离子标准曲线[0046]选取纸基基底，在检测区域加入同体积同浓度的探针1
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说 明 书
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干燥后，分别加入同体积的不同浓度铜离
子标准溶液，20-37℃下反应1-2h后干燥处理，然后用460nm激光光源激发，再在黑暗条件下
记录荧光图像，并用软件的读取荧光强度F，以检测物的浓度为横坐标，荧光强度Fx作为纵坐标，绘制标准曲线y＝-7471.4x+80120；[0047]步骤4，肝癌细胞液中铜离子浓度的测定
[0048]在纸基基底的检测区域中加入同体积同浓度的探针1，干燥后，加入同体积的待测样品，反应后干燥处理，然后用460nm激光光源激发，再在黑暗条件下记录荧光图像，并用软件的读取荧光强度F0，代入标准曲线得到待测液中的铜离子浓度为0.142μM，与其用ICP检测铜离子浓度检测准确度在83％。图2中(a)是探针1和铜离子在离心管里的反应，由图可看出，该探针是随着铜离子浓度的增强而增强。
[0049]图(b)是探针1和铜离子在纸基上的反应，由图可看出，该探针随着铜浓度浓度增强而增强，且可在1ppM仍然有荧光的体现。
[0050]图(c)是纸基上的铜离子浓度的标准曲线。[0051]图5中(a)纸基表面SEM；(b)纸基表面加探针1的SEM；(c)纸基表面探针与铜离子反应的表面SEM；(d)纸基表面探针与铜离子反应的表面SEM。由此图我们可以看到铜离子与探针以及纸基结构的反应微结构。
[0052]图6中是纸基表面的探针1和铜离子反应的共聚焦荧光图，图a-2(黑场图a-1)至g-2(黑场图g-1)是随着铜离子浓度梯度的荧光强度显示图，由该图也可得出，探针1可检测铜离子为1ppM的溶液。[0053]实施例2
[0054]除步骤3中选用探针2为探针层的材料，其余同实施例1。该实施例得出标准曲线y＝-9108.8x+83979。使用肝癌细胞检测后铜离子浓度不稳定，且在较低浓度情况下，检测不出来。
[0055]图3中(a)是探针2和铜离子在离心管里的反应，由图可看出，该探针是随着铜离子浓度的增强而增强。
[0056]图(b)是探针1和铜离子在纸基上的反应，由图可看出，该探针随着铜浓度浓度增强而增强，在1ppM没有颜色的反应。
[0057]图(c)是纸基上的铜离子浓度的标准曲线。[0058]比较实施例1和2的结果，数据结果显示探针1的标准曲线比探针2好，且探针1比探针2的检测限度更低，因此优选探针1为检测层的材料。[0059]实施例3
[0060]除步骤3中探针1溶液的浓度改为1mM和10mM时，检测铜离子的准确率比实施例1有所下降，且当探针1溶液的浓度为0.5mM时，从图4中可以看出在铜离子浓度为10μM已经无法检测铜离子的浓度。比较实施例1和3的结果，得出优选探针1的浓度为5mM。[0061]实施例4
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说 明 书
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申请号201410352771.7的中国专利《一种铜离子光谱探针及其制备方法和应用》
中的探针替代实施例1中的探针1，制备荧光纸基器件，从试验中可知，
本申请中探针1拥有烷氧长链结构更易与纸基结构结合，更适合制备成品纸基器件，长期存
放不会出现质量问题。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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说 明 书 附 图
图1
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说 明 书 附 图
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图2
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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