[发明专利]一种用于痕量铜离子的可视化检测方法

说明书

本发明公开了一种用于痕量铜离子的可视化检测方法。该方法的要点是以兼具席夫碱结构和氨基功能基团的纤维素基传感器吸附Cu²⁺，通过氨基对Cu²⁺的螯合作用和席夫碱的异构化作用显色，实现对痕量铜离子的可视化检测。本发明铜离子检测方法具有操作简单、灵敏度高、可视化、低成本等特点，并且所得的纤维素基传感器可按需求制备成液体状态、粉末状态和检测试纸状态，可以直接用于痕量Cu²⁺在水溶液和生物体液中的可视化检测。

技术领域

本发明涉及一种用于痕量Cu²⁺可视化检测的方法，属于分析化学领域。

背景技术

铜在人体生命活动中起着至关重要的作用，是人体不可或缺的金属元素。然而，人体中铜的含量也有严格的标准，人体中尿液正常铜离子含量是20-40mg/ 天，血清铜正常值14.7～20.5mmol/L。其浓度过高或过低都会对人体产生不利影响。如人体中铜离子缺乏会影响很多酶的活性(如超氧化物歧化酶、多巴胺β-羟化酶、酪氨酸酶等)和细胞的新陈代谢；铜离子过量会导致胃肠道功能紊乱、肝和肾功能代谢失调、溶血性贫血以及神经退行性疾病的发生，如威尔逊氏综合征和阿尔兹海默氏症。环境中铜过量会造成大气、水体和土壤污染，对生态环境和食品安全构成了严重的危害，最终通过食物链进入人体进而对人体产生危害。美国环境保护局规定饮用水中铜离子的含量不能超过1.3ppm，我国环境保护局同样规定饮用水中铜离子的含量不能超过2ppm。因此建立快速、简便的铜离子检测方法，在人体健康、环境检测等方面具有十分重要的意义。

目前常用的铜检测方法有石墨炉原子吸收光谱法、紫外分光光度法、电感耦合等离子体质谱法和荧光光谱法等。这些方法因为比较好的灵敏度，可满足上述标准的检测；然而这些方法几乎都需要昂贵的仪器和相当专业的操作，只适合在实验室内完成检测。相较于传统方法，比色法以快速、便携、成本低、直观、可现场分析等优势引起广大研究者的兴趣。如专利CN 104897664A，以多孔聚天冬氨酸类水凝胶为配体吸附铜离子，在碱性条件下，多孔聚天冬氨酸类水凝胶与铜离子络合发生双缩脲反应显色。但是，其在检测过程中需要碱性环境，达不到真正的实时检测的效果。付凤富等设计合成了以罗丹明B螺环内酰胺衍生物为Cu²⁺识别探针，结合Fe₃O₄磁性纳米粒子实现对Cu²⁺的可视化检测，但是此方法合成步骤繁琐，检测时间相对较长，不适合现场铜离子的检测。基于以上研究背景和实际现状，需要发展一种原料便宜、绿色环保的材料，特别是一种材料可用于高效快速的可视化检测水溶液及生物体液中痕量铜离子的传感器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的是实现对痕量铜离子的可视化检测，该铜离子可视化检测方法具有快速、简单、高灵敏度、高特异性、低成本等特点，可用于水溶液和生物体液中铜离子的可视化检测。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一、一种用于痕量Cu²⁺可视化检测的纤维素基传感器：

纤维素基传感器兼具席夫碱结构和氨基功能基团，其形态是液体或者粉末或者是基于液态纤维素基传感器所制成的检测试纸。

本发明利用所述纤维素基传感器对Cu²⁺进行吸附，通过氨基(N-H)对Cu²⁺的螯合作用和席夫碱结构(C＝N)的异构化作用显色，实现对铜离子的可视化检测。

所述的纤维素基传感器包括聚乙烯亚胺、乙二胺或者赖氨酸及其衍生物所形成的改性纤维素。

所述的赖氨酸的衍生物具体包括聚赖氨酸和L-盐酸赖氨酸。

二、一种用于痕量Cu²⁺可视化检测的纤维素基传感器的制备方法，其特征在于方法步骤是：