一种基于磁性核壳型纳米球检测TNT的可视化现场检测试剂盒的制备

本发明属于硝基化合物检测，一种基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化现场检测试剂盒的制备。

背景技术：

1、硝基芳烃化合物（nacs）作为一类高能爆炸物，在现代社会的生产生活中扮演着重要的角色。它的使用为人类带来了极大的便利，推动了社会的进步和发展，然而，残留在环境中的 tnt 及其衍生物很容易通过食物链影响人体健康，引起头痛、贫血、白内障、中毒性肝炎等疾病，严重时甚至会诱发癌症导致死亡。因此，实现环境中 tnt的准确检测对生态环境和人类健康具有重要意义。tnt传统的检测方法主要有高效液相色谱-质谱法（gc-ms）、气相色谱法等。新型检测方法有荧光法、电化学法、拉曼光谱法等，这些检测方法都有各自的缺点，比如前处理较为复杂、耗费时间、需要昂贵的大型仪器，不方便进行现场的检测以及需要专业的技术人员操作等。

2、可视化法可以直接用肉眼观察溶液颜色的变化，与其他分析方法相比，具有对分析仪器依赖性小、快速、成本低、操作简单等一系列显著优势。这些优势使得该方法在现场检测领域具有巨大的实际应用潜力，通常可视化传感器的基底制备会使用pva 等物质，这类物质虽然具有良好的成本效益，但其不可生物降解性会造成环境危害，限制了该方法的实际应用；此外，可视化传感器的检测类型一般为定性检测，不利于较大范围tnt的精确检测。

3、针对上述问题，一种对环境友好、操作方便、选择性强且灵敏度高的检测tnt的可视化检测试剂盒是目前行业内急需的。

技术实现思路

1、鉴于上述不足，本发明提供一种基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化检测试剂盒，该可视化检测试剂盒使用环保无害的木薯淀粉结合该可视化传感器制备便携式可视化凝胶试剂盒，进一步利用智能手机color coll 软件提取显色凝胶的 rgb 值并转化为灰度值对 tnt 进行定量检测以解决现有tnt可视化传感器基底制备物质有环境危害性、传感器无法进行定量检测以及检测精度低的核心技术问题以及弥补了以往tnt缺少现场快速检测方式的关键技术问题。本发明是通过如下技术方案来实现的：

2、本发明首先公开了一种基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化检测试剂盒，包括：可视化传感器和凝胶基底，其中：

3、所述可视化传感器包括：核壳型 fe3o4@pda-co2+纳米球和tmb（3,3',5,5'-四甲基联苯胺）/h2o2化学发光体系；

4、所述凝胶基底采用木薯淀粉制备。

5、本发明所使用的原料均为常规原料，相比与现有的tnt检测材料，可大幅节约成本。

6、本发明的原理在于：以纳米四氧化三铁粒子（fe3o4）为核，通过多巴胺（da）自聚集为聚多巴胺（pda）在其表面形成核壳结构的 fe3o4@pda 纳米球；加入二价钴离子（co2+）后，pda表面的邻苯二酚基团能够通过螯合作用将 co2+固定在材料表面，合成fe3o4@pda-co2+纳米球。fe3o4@pda-co2+纳米球作为催化剂加入到 tmb/h2o2的显色体系中，可催化产生大量羟基自由基 无色的tmb 氧化成 蓝色的oxtmb，增强溶液颜色变蓝的程度，利用紫外-可见分光光度计辅助检测可发现 tmb 在 652 nm 处波长的吸光度信号升高。此时tnt由于富含电子的氨基和缺乏电子的硝基芳环之间会发生亲核作用，会和tmb形成meisenheimer 络合物而削弱甚至阻止tmb氧化显色。利用 tnt 浓度越高，tmb 氧化程度越低，溶液颜色就越浅的原理，利用智能手机取色软件记录显色的 rgb 值并转化为灰度值，通过灰度值变化构建一种可视化传感器实现对环境中tnt的半定量现场快速检测

7、本发明还公开了一种基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化检测试剂盒的制备方法，包括如下步骤：

8、（1）核壳型 fe3o4@pda-co2+纳米球：

9、称取一定量 fe3o4@pda 粉末溶于 cocl2·6h2o 溶液中，于室温下机械搅拌 0.5h 制得fe3o4@pda-co2+纳米球溶液，用超纯水和乙醇交替洗涤后分散于超纯水中，将溶液高速离心分离后置于干燥箱真空干燥8h，得到核壳型 fe3o4@pda-co2+纳米球备用；

10、（2）配制 tmb/h2o2化学发光体系。

11、（3）制备可视化试剂盒：

12、将tmb 溶液添加到离心管中，并用大号针筒将淀粉凝胶吸取转移至离心管盖，盖上盖子冷冻保存，以离心管为反应器皿的可视化试剂盒制作保存完成。

13、进一步地，步骤（1）所述fe3o4@pda粉末由如下方法制得：

14、在 tris-hcl 缓冲溶液中加入 fe3o4和多巴胺，于室温下机械搅拌 6h制得fe3o4@pda纳米球溶液，将该溶液用超纯水和乙醇交替洗涤后分散于超纯水中，高速离心分离后置于干燥箱真空干燥，得到fe3o4@pda粉末，研磨备用。

15、进一步地，所述tris-hcl缓冲溶液的使用浓度为 10 mm，ph=8.5，常温保存；fe3o4和多巴胺（da）的质量比为1∶1。

16、进一步地，所述高速离心分离的转速为 8000 rpm，时间为 10 min ，fe3o4@pda粉末的干燥条件为60-80°c下真空干燥 8 h。

17、进一步地，步骤（2）中，所用的 tmb浓度为 2.5 mm，用dmso准确定容配置，冰箱 4°c保存；所用的 h2o2的浓度为 12 mm，每次实验现配现用。

18、进一步地，步骤（3）所述淀粉凝胶由如下方法制得：

19、在100 ml 烧杯中加入木薯淀粉、h2o2溶液、fe3o4@pda-co2+纳米球溶液以及乙酸盐缓冲液，将所得乳白色混合液在水浴锅连续搅拌直到成透明的淀粉凝胶。

20、进一步地，所述h2o2 的浓度为 12 mm，现配现用；fe3o4@pda-co2+纳米球溶液浓度为1.5 mg/ml；乙酸盐缓冲液浓度为0.1m，ph=4.0。

21、进一步地，所述木薯淀粉与h2o2溶液的用量比为1g:1ml。

22、进一步地，所述木薯淀粉与fe3o4@pda-co2+纳米球溶液的用量比为1g：1ml。

23、进一步地，所述木薯淀粉与乙酸盐缓冲液的用量比为1g：2ml。

24、进一步地，所述水浴锅温度为80℃，搅拌时间为10 min。

25、进一步地，步骤（3）所述tmb浓度为 2.5mm，添加的体积为50 μl。

26、进一步地，步骤（3）所述最终离心管的保存温度为4℃。

27、本发明还公开了一种根据任一上述制备方法制得的基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化检测试剂盒。

28、本发明还公开了一种根据上述基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化检测试剂盒的使用方法，包括如下步骤：

29、取出一只制备好的基于磁性核壳型纳米球检测tnt的可视化检测试剂盒，将tmb溶液与待测样品按照体积比为1:1的比例加入离心管中，倒置离心管等待反应30min后。通过智能手机对管盖上的显色淀粉凝胶进行图像采集后，使用 color coll 应用程序捕捉淀粉凝胶的颜色图像，转换成灰度值后，读取数据。

30、进一步地，所述 tmb溶液的浓度为 2.5mm。

31、综上所述，相比于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

32、1、本发明所合成的可视化凝胶试剂盒采用木薯淀粉原位制备，该试剂绿色环保且具有可降解性，环境友好；

33、2、本发明操作简单、检测快速、成本低廉，其提供的可视化试剂盒便于携带，选择性良好；

34、3、灵敏度高，线性范围为 0.2-23 μm，检出限14.3 nm，满足 epa 规定的土壤中tnt 最高残留限量（300 mg/kg）的检测要求，既可实现较低浓度 tnt的检测，也可实现接近微克级含量的精确检测，为环境中痕量以及痕量以上tnt的现场检测分析提供了一个新方法。