一种血液中砷含量的高效灵敏检测方法

本发明涉及血砷化学分析，具体为一种血液中砷含量的高效灵敏检测方法。

背景技术：

1、砷是一种有毒且分布广泛的元素，以各种无机和有机物的形式存在，主要以三价砷和五价砷的形式存在于食物、饮用水中，其中三价砷的毒性更大，长期接触食物、饮用水中的砷，会导致砷浸入到人体血液中，造成皮肤、肺、膀胱和肾脏的患癌风险增加，且这类毒素难以从体内排出，血液中砷含量的检测方法，主要检测方法包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法以及电化学分析法等；砷能够与体内酶蛋白分子结构中的巯基和羟基结合、使酶失去活性，严重危害神经系统、循环系统以及消化系统。

2、目前对血液中砷的检测方法测定模式单一，易受血液中其他金属离子的干扰，影响血液中砷检测结果的精准性；羟基氧化钴纳米片能够捕获血液中的砷元素，完成对血液中砷的检测，但羟基氧化钴纳米片表面含有的羟基对血液中的其他金属离子具有吸附性，导致检测效率不高，且羟基氧化钴纳米片在血样中容易团聚，限制了羟基氧化钴纳米片用于检测血液中砷的含量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种血液中砷含量的高效灵敏检测方法：多孔羟基氧化钴纳米片与巯基单体反应，消耗了多孔羟基氧化钴纳米片的羟基结构，避免多孔羟基氧化钴纳米片对血液中其它金属离子的吸附，占据多孔羟基氧化钴纳米片的结合位点，导致对砷的吸附性能降低；显色剂粉末填充至改性多孔羟基氧化钴纳米片中，缩短改性羟基氧化钴纳米片与显色剂粉末之间的距离，使得检测更加高效、灵敏，且能够减少其他信号的干扰，提高对血液中的砷的高效检测效率；多巴胺修饰纳米四氧化三铁，再与复合多孔羟基氧化钴纳米片混合，含有的氨基也能够与血液中的砷形成砷氮键，增强对砷元素的结合力，提高对砷的吸附容量，且复合多孔羟基氧化钴纳米片负载在磁性纳米四氧化三铁表面，避免复合多孔羟基氧化钴纳米片的团聚导致砷检测效率失效或降低。

2、本发明要解决的技术问题：目前对血液中砷的检测方法测定模式单一，易受血液中其他金属离子的干扰，影响血液中砷检测结果的精准性；羟基氧化钴纳米片能够捕获血液中的砷元素，完成对血液中砷的检测，但羟基氧化钴纳米片表面含有的羟基对血液中的其它金属离子具有吸附性，导致检测效率不高，且羟基氧化钴纳米片在血样中容易团聚，限制了羟基氧化钴纳米片用于检测血液中砷的含量。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种血液中砷含量的高效灵敏检测方法，包括以下步骤：

5、s1.将静脉血样与消解试剂混合，搅拌，置于加热板上进行消解后，冷却至室温，加入去离子水，得到待检测血样。

6、其中，静脉血样与消解试剂混合，在90℃下进行消解，静脉血样中的有机物发生化学反应，使得静脉血样中的有机物中的有机物和无机物分解，释放出待测元素砷，并去除可能干扰检测的其他成分。

7、进一步的，静脉血样、消解试剂、去离子水体积比为2-3:8-12:40-60。

8、s2.将砷检测剂与去离子水混合，搅拌，得到纳米杂化溶液。

9、s3.向待检测血样中加入纳米杂化溶液，搅拌，得到混合液，将混合液置于多功能检测平台上，记录吸光度和荧光强度，根据荧光强度和吸光度与砷浓度之间的线性方程关系，得到砷含量a。

10、s4.将混合液经过滤后，置于解析液中解析后，取上清液经电感耦合等离子体质谱检测砷含量b，取砷含量a与砷含量b的平均值，即为血液中砷的含量。

11、进一步的，消解试剂由硝酸溶液、过氧化氢溶液按照6-10:1-3的体积比混合而成。

12、进一步的，硝酸浓度为0.5-0.7mol/l，过氧化氢溶液浓度为0.29-0.32mol/l。

13、进一步优选的，硝酸浓度为0.6mol/l，过氧化氢溶液浓度为0.3mol/l。

14、进一步的，多功能检测平台紫外模式下波长为460-470nm，荧光模式下波长为480-500nm，发射波长为520-530nm。

15、进一步优选的，多功能检测平台紫外模式下波长为465nm，荧光模式下波长为490nm，发射波为527nm。

16、进一步的，荧光强度与砷浓度的线性方程为荧光强度＝21416×砷浓度+6185.6。

17、进一步的，吸光度与砷浓度的线性方程为0.0039×砷浓度-0.0017。

18、进一步的，解析液由硫代硫酸钠溶液和碘化钾溶液按照8-12:5-8的体积比混合而成。

19、进一步的，硫代硫酸钠溶液浓度为0.1-0.3mol/l，碘化钾溶液浓度为0.03-0.05mol/l。

20、进一步优选的，硫代硫酸钠溶液浓度为0.2mol/l，碘化钾溶液浓度为0.04mol/l。

21、进一步的，砷检测剂由多巴胺修饰纳米四氧化三铁，再与复合多孔羟基氧化钴纳米片混合制得；具体由以下步骤制得：

22、将三羟甲基氨基甲烷加入到去离子水中，搅拌均匀，加入质量分数为36％的盐酸溶液调节ph值至8.5，定容，得到tris-hcl缓冲液，将纳米四氧化三铁加入到tris-hcl缓冲液中，搅拌均匀，加入多巴胺，超声5min，在25℃下搅拌4h，加入复合多孔羟基氧化钴纳米片，搅拌，静置10min，经过滤，去离子水洗涤3次，在80℃下干燥8min，得到砷检测剂。

23、其中，多巴胺可在tris-hcl缓冲液中自聚合，沉积在纳米四氧化三铁表面，使得纳米四氧化三铁具有较高的粘附性，能够粘附复合多孔羟基氧化钴纳米片，实现复合多孔羟基氧化钴纳米片粘附在纳米四氧化三铁表面，避免复合多孔羟基氧化钴纳米片的团聚导致砷检测效率失效或降低。

24、进一步的，制备的砷检测剂中含有的改性羟基氧化钴纳米片具有较高的氧化活性，能够将对苯二胺氧化形成对苯二胺氧化物，使得对苯二胺氧化物与砷检测剂中的吖啶橙结合，呈现高吸光度和低荧光特性，通过与血砷结合，砷能够与砷检测剂中含有的改性羟基氧化钴纳米片表面的巯基结合，进而抑制改性羟基氧化钴纳米片的氧化活性，导致低吸光度和高荧光特性，利用这一变化，通过荧光强度和吸光度与砷浓度之间的线性关系，可用于对砷的灵敏定向检测，提高对血砷含量检测的准确性、灵活性。

25、进一步的，纳米四氧化三铁、tris-hcl缓冲液、多巴胺、复合多孔羟基氧化钴纳米片用量比为2-3g:45-55ml:0.6-1g:0.1-0.3g。

26、进一步的，纳米四氧化三铁具体由以下步骤制得：

27、将六水合氯化铁和氯化亚铁四水合物加入到去离子水中，在85℃下搅拌30min，再加入体积分数为30％的氨水溶液，搅拌反应30min，冷却至升温，经过滤，去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次，在80℃烘箱中干燥10min，得到纳米四氧化三铁。

28、其中，氨水提供氢氧根离子，与六水合氯化铁中的铁离子和氯化亚铁四水合物中的亚铁离子结合，形成铁基络合物，经水热处理，铁基络合物脱水，形成四氧化三铁晶体，晶体成核长大，形成磁性纳米四氧化三铁。

29、进一步的，六水合氯化铁、氯化亚铁四水合物、氨水溶液用量比为5.1-5.5g:2-2.4g:4-8ml。

30、进一步的，复合多孔羟基氧化钴纳米片由显色剂粉末与有机溶剂混合，填充至改性多孔羟基氧化钴纳米片中，再经热处理、洗涤、干燥、研磨制得。

31、进一步的，显色剂粉末由吖啶橙与邻苯二胺按照10-14:3-7的质量比混合而成。

32、进一步的，热处理温度为78-85℃，热处理时间为30-50min。

33、进一步优选的，热处理温度为80℃，热处理时间为40min。

34、进一步的，有机溶剂选自乙醇。

35、进一步的，复合多孔羟基氧化钴纳米片具体由以下步骤制得：

36、将显色剂粉末加入到有机溶剂乙醇中，在30℃下搅拌至粉末完全溶解，加入改性多孔羟基氧化钴纳米片，超声处理10min，静置5min，升温至80℃，热处理40min至有机溶剂挥发，经去离子水洗涤3次，在70℃烘箱中干燥10min，置于研磨机中研磨，得到复合多孔羟基氧化钴纳米片。

37、其中，显色剂粉末溶解在有机溶剂乙醇中，形成流动性溶液，改性多孔羟基氧化钴纳米片多孔结构具有优异的吸附性能，将流动性溶液吸附在改性多孔羟基氧化钴纳米片的表面和孔道中，经80℃热处理后，使得有机溶剂挥发，实现显色剂粉末嵌入到多孔羟基氧化钴纳米片的表面和孔隙中，进而实现改性羟基氧化钴纳米片和显色剂粉末进行复配，缩短改性羟基氧化钴纳米片与显色剂粉末之间的距离，使得检测更加高效、灵敏。

38、进一步的，显色剂粉末、有机溶剂、改性多孔羟基氧化钴纳米片质量比为16-19g:45-55ml:0.3-0.7g。

39、进一步的，改性多孔羟基氧化钴纳米片由多孔羟基氧化钴纳米片与巯基单体反应制得。

40、进一步的，巯基单体选自2,3-二巯基丁二酸、乙二硫醇中的任意一种。

41、进一步的，多孔羟基氧化钴纳米片粒径为400-500nm，孔径为50-80nm。

42、进一步的，改性多孔羟基氧化钴纳米片具体由以下步骤制得：

43、a1.将浓度为1.2mol/l的氢氧化钠溶液与浓度为10mol/l的氯化钴溶液混合，超声处理1min，加入浓度为0.9mol/l的次氯酸钠溶液、甲醇和质量分数为36％的氨水溶液，在100℃下搅拌12h后，超声处理10min，在1000r/min速率下离心10min，取出沉淀物，沉淀物经去离子水洗涤3次，在60℃烘箱中干燥，得到多孔羟基氧化钴纳米片。

44、其中，氯化钴溶液中钴离子能够与氢氧化钠溶液中氢氧根离子结合，形成氢氧化钴悬浮液，经次氯酸钠氧化后，使得氢氧化钴氧化形成羟基氧化钴纳米片，且在100℃水热氧化过程中，甲醇和氨水溶液受热分解，释放气体，实现在羟基氧化钴纳米片表面形成大量的孔隙，提高羟基氧化钴纳米片的吸附容量和吸附位点，提高对显色剂粉末的负载量，增加对砷的检测效率。

45、进一步的，氢氧化钠溶液、氯化钴溶液、次氯酸钠溶液、甲醇、氨水溶液体积比为0.5-1.5:3-5:0.02-0.07:0.02-0.04:0.01-0.03。

46、a2.将多孔羟基氧化钴纳米片加入到乙醇中，搅拌均匀，加入巯基单体2,3-二巯基丁二酸和质量分数为36％的硫酸溶液，在40℃下搅拌反应3h，冷却至室温，用乙醇洗涤2次，用去离子水洗涤至洗涤液ph为中性，在60℃烘箱中干燥10min，得到改性多孔羟基氧化钴纳米片。

47、其中，硫酸作为催化剂，使得多孔羟基氧化钴纳米片表面和孔道中含有的羟基能够与巯基单体2,3-二巯基丁二酸的羧基发生反应，使得巯基单体2,3-二巯基丁二酸接枝在多孔羟基氧化钴纳米片表面和孔道上，消耗了多孔羟基氧化钴纳米片的羟基结构，避免多孔羟基氧化钴纳米片对血液中其他的金属离子的吸附，占据多孔羟基氧化钴纳米片的结合位点，导致对砷的吸附性能降低。

48、进一步的，多孔羟基氧化钴纳米片、乙醇、巯基单体、硫酸溶液用量比为0.3-0.7g:45-55ml:1-3ml:0.2-0.4g。

49、进一步的，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

50、(1)本发明技术方案中，静脉血样经消解试剂消解，静脉血样中的有机物中的有机物和无机物分解，释放出待测元素砷，易对血液中的砷进行检测，提高检测灵敏度，且静脉血样消解去除可能干扰检测的其他成分。

51、(2)本发明技术方案中，在羟基氧化钴纳米片表面形成大量的孔隙，提高羟基氧化钴纳米片的吸附容量和吸附位点，提高对显色剂粉末的负载量，增加对砷的检测效率；巯基单体2,3-二巯基丁二酸接枝在多孔羟基氧化钴纳米片表面和孔道上，消耗了多孔羟基氧化钴纳米片的羟基结构，避免多孔羟基氧化钴纳米片对血液中其他的金属离子的吸附，占据多孔羟基氧化钴纳米片的结合位点，导致对砷的吸附性能降低，且引入的巯基单体2,3-二巯基丁二酸，其含有的巯基能够与血液中的砷通过化学键结合，实现对血液砷的定向结合，提高了对血液砷元素的吸附，此外，巯基单体2,3-二巯基丁二酸提供较多的巯基基团，进而提高了对血液砷的吸附容量，提高检测效率。

52、(3)本发明技术方案中，将吖啶橙和邻苯二胺混合形成的显色剂粉末嵌入道多孔羟基氧化钴纳米片的表面和孔隙中，改性羟基氧化钴纳米片和显色剂粉末进行复配，缩短改性羟基氧化钴纳米片与显色剂粉末之间的距离，使得检测更加高效、灵敏，且能够减少其他信号的干扰，提高对血液中的砷的高效检测效率。

53、(4)本发明技术方案中，将复合多孔羟基氧化钴纳米片负载在磁性纳米四氧化三铁表面，避免复合多孔羟基氧化钴纳米片的团聚导致砷检测效率失效或降低，且纳米四氧化三铁可以使多孔羟基氧化钴纳米片具有磁分离能力，方便地通过外部磁场对吸附有砷的纳米片进行分离和富集，此外，磁性纳米四氧化三铁表面聚多巴胺含有的氨基也能够与血液中的砷形成砷氮键，增强对砷元素的结合力，提高对砷的吸附容量。

54、(5)本发明技术方案中，制备的砷检测剂中含有的改性羟基氧化钴纳米片具有较高的氧化活性，能够将对苯二胺氧化形成对苯二胺氧化物，使得对苯二胺氧化物与砷检测剂中的吖啶橙结合，呈现高吸光度和低荧光特性，通过与血砷结合，砷能够与砷检测剂中含有的改性羟基氧化钴纳米片表面的巯基结合，进而抑制改性羟基氧化钴纳米片的氧化活性，导致低吸光度和高荧光特性，利用这一变化，通过荧光强度和吸光度与砷浓度之间的线性关系，可用于对砷的灵敏定向检测，提高对血砷含量检测的准确性、灵活性。