[发明专利]一种利用太赫兹光谱快速检测自由基的方法

说明书

本发明是关于一种利用太赫兹光谱快速检测自由基的方法，包括以下步骤：将天然水凝胶材料加入沸水中，充分搅拌溶解，得到无色透明的水凝胶溶液A；待溶液温度降至50‑70℃，将该溶液倾入硅胶模具中，静置冷却至室温，得到水凝胶B；脱模取出水凝胶模块C，滴加过氧化氢水溶液和1mL的硫酸亚铁溶液，反应产生液体，利用太赫兹光谱检测反应产物从而确定自由基的浓度。本发明通过太赫兹光谱对水凝胶分解反应前后氢键网络变化的敏锐响应，实现对低浓度(10^‑6mol/L)自由基的检测；通过微电流协同催化水凝胶的分解反应，放大了响应信号，提高自由基的检测极限(10^‑9mol/L)。

技术领域

本发明涉及医疗卫生、环境化学、食品检测及公共安全等领域等快速检测领域，尤其涉及一种利用太赫兹光谱快速检测自由基的方法。

背景技术

自由基是指具有不配对电子的原子，原子团，分子或离子，包括氧原子经氧化还原产生的超氧阴离子自由基·O₂^-，羟自由基·OH，羧自由基 RCOO·以及一氧化氮自由基NO·等。自由基在生命体正常的新陈代谢中必不可少，如有氧呼吸中传递电子和能量的作用。身体里的自由基还可以帮助免疫系统对付外来的病原体。但是过量自由基对机体有广泛损伤，引发炎症，肿瘤及免疫系统疾病。此外，自由基检测在环境保护，食品加工，公共安全以及医疗卫生也有广泛使用。如：食物存储过程中的脂质氧化产生的脂氧自由基，出现“哈喇”味，影响风味，食用后对健康无益。公共安全中一氧化氮自由基NO·是重要的检测指标，这是因为NO·自由基引发的一系列复杂链式反应产生爆炸，瞬时能量巨大，破坏力极强。对低极限自由基的成功检测，能够有效预防重大恶性事件爆发，保障人们生命财产安全。

自由基反应性强，半衰期短，不易直接测定。目前常用的方法包括：电子自旋共振法，高效液相色谱法，荧光光度法，化学发光法，分光光度法等。这些检测方法多通过某些特定反应物对自由基捕捉，再测定捕捉产物生成量，来间接推断自由基含量。自由基捕捉剂的使用限制了自由基检测的普适性，捕捉剂与自由基的反应效率影响了检测效率，此外高浓度的捕捉剂对捕捉产物信号存在一定的掩盖，对检测灵敏度也有一定影响。目前需要开发出快速高效、检测限低，无需提前标记的自由基检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种快速高效，灵敏度高，无需提前标记的利用太赫兹光谱快速检测自由基的方法。

为了达成上述的目的，本发明提供了一种利用太赫兹光谱快速检测自由基的方法，包括以下步骤：

1)将天然水凝胶材料加入沸水中，充分搅拌溶解，得到无色透明的水凝胶溶液A；

2)待溶液温度降至50-70℃，将该溶液倾入硅胶模具中，静置冷却至室温，得到水凝胶B；上述温度优选为60℃，此时将溶液倒入硅胶模具中，水凝胶溶液还可保持液态，且分散均匀；温度太低将大大降低水凝胶的流动性。

3)脱模取出水凝胶模块C，滴加过氧化氢水溶液和硫酸亚铁溶液，反应产生液体，利用太赫兹光谱检测反应产物。此处水凝胶模块C是检测基质，硫酸亚铁溶液是催化剂，过氧化氢是自由基产生剂。检测环境中的羟基自由基，不用加过氧化氢溶液和硫酸亚铁溶液。

进一步地，其中步骤1)中，所述天然水凝胶材料与沸水的比例为 (0.1-2.0):100，优选为(0.3-0.8):100，在此优选范围内，水凝胶三维网络结构稳定，且能够较灵敏地与低浓度的自由基发生分解反应。

进一步地，其中步骤1)中，所述天然水凝胶材料包括，但不限于，琼脂糖，海藻酸钠，羧甲基纤维素钠以及淀粉。天然水凝胶具有良好的生物兼容性和可降解性，凝胶材料和水分子之间通过链间缠绕、氢键和静电吸引等物理作用将体系分子连接起来。合成水凝胶的性质则相反，体系间分子多是通过共价键、配位键等较强的化学键形成凝胶网络。为提高自由基引发的水凝胶链式分解反应的灵敏度，故选用天然水凝胶作为检测用水凝胶。