[发明专利]重金属离子可视化检测用智能弯曲双胶及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水凝胶，特别涉及一种适用于检测重金属离子的水凝胶及其 制备方法和在重金属离子可视化检测中的应用。

背景技术

重金属离子水污染对人类及其他生物的健康有非常严重的威胁。如汞离子、 镉离子、铬离子等溶解于水中时，水体的颜色、气味、澄明度和黏度等物理性质 均不发生明显的变化，靠肉眼非常难以识别出来，极易造成人和其他生物的误服 误用，而这些离子极少量就会影响人类和其他生物的正常生理活动，严重危害健 康。

目前检测水中重金属离子的常用国家行业标准所采用的重金属检测方法一 般为原子光谱法和色谱法等光电化学检测方法，需借助近红外-紫外-可见分光光 度计、荧光光度计、原子吸收光谱和离子色谱仪等仪器，数据的输出和处理也需 要专门的设备和软件，同时，对于样品前处理的要求较高，如需要对水样进行过 滤、干扰离子屏蔽等等一系列操作才能对样品进行相关检测，而且必须是接受过 专门培训拥有相关专业知识和操作技能的人员才能完成。因此，虽然检测灵敏度 较高，但是方法费时费力，仅适合相关机构和科研院所等。

近年来，重金属离子的检测方法也发展迅速。如重金属离子的免疫检测法， 利用化学螯合剂、植物螯合肽和金属硫蛋白来制备重金属免疫原，结合重金属离 子后与特异性的抗体识别发生特异性反应如显色反应达到检测目的。该法对重金 属-螯合剂复合物的要求较高，这些重金属-螯合剂复合物必须是分子量低于1KD 的半抗原，免疫原性低，不足以引起免疫反应，还需将之与载体蛋白偶联，才能 形成完整的免疫原。因此，此法中抗原和抗体的制备困难，成本高，并且仍需借 助分光光度计等仪器进行分析。

水凝胶是一类亲水的高分子聚合物，它具有一定的生物相容性，具有因渗透 压而引起的膨胀和收缩的性质，也具有记忆功能，能够复制聚合前的环境形貌等 物理性质，因此水凝胶近来多应用于组织修复，药物缓释，模版印迹等研究中。 因为水凝胶可以响应环境的变化而应用于传感研究，例如聚丙烯酰胺水凝胶，在 碱性条件下，将酰胺基水解成羧基团——可以感应环境中pH值的变化而发生体 积的变化，在水凝胶中固定在特定分子(抗体等)和其相应的配基(抗原等)后， 水凝胶可以响应含有这种特定分子或相应配基的环境，但这些响应的体积变化肉 眼不易分辨。

发明内容

为了解决现有技术存在的对重金属离子的检测费时费力、仪器人员要求高， 水凝胶法分辨率又不够的问题，本发明提供了一种重金属离子检测用智能弯曲双 胶及制备方法和应用，具有灵敏度高、方便快捷的优点。

本发明的技术方案为：一种重金属离子检测用智能弯曲双胶，所述的智能弯 曲双胶由一层敏感水凝胶和一层非敏感水凝胶粘合在一起构成，其中敏感水凝胶 中的敏感元件为能够络合重金属离子的含有巯基和烯基的分子，如4-乙烯基-2- 巯基吡啶，丙烯酰半胱氨酸等。所述的水凝胶的单体为单丙烯酰胺类分子，如丙 烯酰胺或氨基取代的丙烯酰胺。

所述的重金属离子检测用智能弯曲双胶的制备方法，步骤为：

第一步，敏感水凝胶的制备：将水凝胶的单体、交联剂、敏感元件、引发剂， 按摩尔比为100-10∶1-0.1∶10-1∶1-0.1的比例溶于水中，直至与水的重量体积 比为4-30％，聚合形成敏感水凝胶；所述的敏感元件为能够络合重金属离子的含 有巯基和烯基的分子，如4-乙烯基-2-巯基吡啶，丙烯酰半胱氨酸等。

第二步，非敏感水凝胶的制备：将水凝胶的单体、交联剂、引发剂按摩尔比 为100-10∶1-0.1∶1-0.1的比例溶于水中，直至与水的重量体积比为4-30％， 聚合形成厚度为100-2000微米的非敏感水凝胶；

第三步，将第一步得到的敏感水凝胶膜与第二步得到的非敏感水凝胶膜分别 平铺于玻璃片上，自然失水40～60％后，再将带有水凝胶膜的面相对，此时两片 玻璃片之间的间隔略大于两片水凝胶膜的厚度之和，约为两片水凝胶膜未失水前 的厚度，然后加入制备非敏感水凝胶膜的聚合液，聚合在一起，即形成广谱重金 属离子检测用智能弯曲双胶。