一种基于拉曼光谱结合分子探针检测中药重金属的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于拉曼光谱结合分子探针检测中药重金属的方法，本发明专利技术方法利用化学还原法制备银纳米颗粒作为表面增强拉曼光谱技术的基底材料，以4,4

【技术实现步骤摘要】
一种基于拉曼光谱结合分子探针检测中药重金属的方法


[0001]本专利技术属于中药重金属检测领域，尤其是涉及一种基于拉曼光谱结合分子探针检测中药重金属的方法。具体涉及一种基于表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合特异性探针分子检测中药注射液中的重金属离子。

技术介绍

[0002]大多数重金属离子如铅、镉、砷、汞、铜等一旦未经处理进入生物链，便会导致严重环境污染甚至威胁到人体健康安全。其中汞离子作为毒性最强的液体重金属离子，即使很低的量侵入人体也会造成肺部、肾脏、肝脏及神经系统病变。当前我国中药产业发展迅猛，各种中药制剂进入市场，但在各药监部门飞行检查和药品抽验结果中显示，中药制剂和中药饮片是一个重灾区，业内人士普遍认为重金属超标、农药超标等已经成为行业发展的痛点，也是我国中药产品出口最大的拦路虎。
[0003]目前，中药材中重金属离子的检测方法很多，包括电感耦合等离子质谱技术、原子吸收光谱技术、色谱法、电化学法、荧光光谱法等。虽然这些技术已经成熟地运用在重金属的检测当中，但这些方法大多存在前处理操作繁琐、所用试剂有毒、检测仪器昂贵以及不适应于现场分析等缺点。当前重金属残留问题日趋显著，为了进一步保障药材的安全性，有必要建立一种可用于现场快速检测重金属残留物的方法。
[0004]拉曼光谱和红外光谱一样同属于分子振动光谱，可以反映分子的特征结构。而其中的表面增强拉曼光谱技术(Surface
‑
enhanced Raman scattering,SERS)因具有使用方便、检测速度快、无损且样品前处理简单，可以进行现场痕量物质检测等优点，已广泛应用于环境保护、国防安全、生物医学等领域。SERS检测通常需要金、银或其他纳米材料作为基底来增强目标分子的拉曼信号，但由于重金属离子不具有拉曼响应，不能直接通过拉曼光谱来检测，因此，需要一种具有拉曼信号的探针分子来间接检测中药中的重金属离子。通常所需要的探针不仅具有良好的拉曼活性，并且能够与重金属离子发生特异性结合作用。然而，中药成分十分复杂，含有多种糖、氨基酸、生物碱等活性成分，这些物质对重金属离子的检测带来了很大的荧光干扰。
[0005]目前，采用表面增强拉曼光谱结合特异性分子探针技术检测中药中重金属离子的方法未见相关报道。本专利技术作为一种新型的中药重金属离子检测方法，为中药的安全性评价提供了新思路。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于表面增强拉曼光谱结合4,4
‑
联吡啶(Dpy)探针分子技术检测中药注射液中重金属离子的方法，通过优化拉曼基底的增强效果提升重金属离子检测的灵敏度和可靠性，利用便携式拉曼光谱仪可以实现现场中药的重金属快速检测。
[0007]本专利技术方法利用化学还原法制备银纳米颗粒作为表面增强拉曼光谱(SERS)技术的基底材料，以4,4
‑
联吡啶探针(Dpy)作为信标分子，基于Dpy分子能特异性与汞离子结合
的原理，通过检测Dpy的拉曼响应差异值来间接检测中药体系中的汞离子。本专利技术检测重金属离子的方法具有较强选择性和较高灵敏度，采用便携式拉曼仪能够实现现场中药样品的重金属痕量检测。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于拉曼光谱结合分子探针检测中药重金属的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)银纳米颗粒(Ag NPs)的制备
[0011]将硝酸银与超纯水混合，加热至回流(90～100℃)，然后加入1wt％柠檬酸三钠溶液(超纯水为溶剂)，保持回流状态搅拌20min，停止加热继续搅拌，待冷却至室温(20～30℃)，得到银纳米颗粒溶液；
[0012]所述硝酸银与超纯水、1wt％柠檬酸三钠溶液的质量比为0.018：100：2；
[0013]所得银纳米颗粒为灰绿色，无需从溶液中分离，置于棕色细口瓶避光4℃保存；
[0014](2)标准曲线的建立
[0015]以Hg(NO3)2为标准品，超纯水为溶剂，配制50～1000ng/mL的系列标准工作溶液；
[0016]将步骤(1)制备的银纳米颗粒溶液、10
‑4M 4,4
‑
联吡啶溶液(超纯水为溶剂)、0.1M NaCl溶液(超纯水为溶剂)、标准工作溶液按体积比1：1：0.75：1依次加入比色皿中，室温混匀后进行表面增强拉曼测试；
[0017]以4,4
‑
联吡啶在1296cm
‑1处的信号变化作为定量依据，将加入汞离子前的拉曼响应值记作I0，加入汞离子后的拉曼响应值记作I，以汞离子浓度为横坐标，I0‑
I为纵坐标建立标准曲线；
[0018]所有样本均采用便携式拉曼光谱仪进行检测，配备功率为300mW的半导体激光器(激光波长785nm)和
‑
70℃的Peltier制冷CCD探测器；光谱扫描范围为250～2350cm
‑1，每个光谱的获取时间设定为10s，累计3次，所有实验平行3次；用自带的算法去除宇宙线干扰，通过比较三个实验数据求出平均值，然后用Origin2019b软件绘制SERS谱；记录Dpy在1296cm
‑1处的信号变化，作为定量依据；记录Dpy(1296cm
‑1)反应前后拉曼强度差与不同浓度的汞离子建立标准曲线，实现样品中重金属离子的检测。
[0019](3)实际样品的检测
[0020]按照步骤(2)的方法，将银纳米颗粒溶液、10
‑4M 4,4
‑
联吡啶溶液、0.1M NaCl溶液、待测样品按体积比1：1：0.75：1依次加入比色皿中，室温混匀后进行表面增强拉曼测试；
[0021]将4,4
‑
联吡啶在1296cm
‑1处的信号变化值代入步骤(2)建立的标准曲线中，计算获得样品中的汞离子浓度；
[0022]所述待测样品例如清开灵注射液，无需任何前处理进行分析。
[0023]本专利技术所述方法的原理为(以检测中药注射液清开灵中的汞离子为例)：
[0024]以银纳米颗粒材料(Ag NPs)作为增强基底，4,4
‑
联吡啶(Dpy)探针作为特异性识别汞离子的诱导物，Dpy通过Ag
‑
N键与Ag NPs结合，辅以凝聚剂NaCl诱导Ag NPs聚集，从而使探针分子Dpy的拉曼信号显著增强。由于Dpy
‑
Hg的特异性结合强于Dpy
‑
Ag NPs，若此时体系中存在Hg
2+
，便使得Dpy分子从Ag NPs表面剥落，降低其拉曼强度，从而实现基于拉曼光谱信号的变化间接检测重金属离子残留的快速、灵敏研究。
[0025]增强基底银纳米颗粒是利用柠檬酸三钠还原硝酸银制备的，与其他常用拉曼基底
相比，其合成过程简单，稳定性较好且具有较强的拉曼信号增强效果。对其制备过程进行优化，最佳反应时间为20min、柠檬酸三钠用量2mL。
[0026]Dpy探针分子对于检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拉曼光谱结合分子探针检测中药重金属的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)银纳米颗粒的制备将硝酸银与超纯水混合，加热至回流，然后加入1wt％柠檬酸三钠溶液，保持回流状态搅拌20min，停止加热继续搅拌，待冷却至室温，得到银纳米颗粒溶液；(2)标准曲线的建立以Hg(NO3)2为标准品，超纯水为溶剂，配制50～1000ng/mL的系列标准工作溶液；将步骤(1)制备的银纳米颗粒溶液、10
‑4M 4,4
‑
联吡啶溶液、0.1M NaCl溶液、标准工作溶液依次加入比色皿中，室温混匀后进行表面增强拉曼测试；以4,4
‑
联吡啶在1296cm
‑1处的信号变化作为定量依据，将加入汞离子前的拉曼响应值记作I0，加入汞离子后的拉曼响应值记作I，以汞离子浓度为横坐标，I0‑
I为纵坐标建立标准曲线；(3)实际样品的检测按照步骤(2)的方法，将银纳米颗粒溶液、10
‑4M 4,4
‑
联吡啶溶液、0.1M NaCl溶液、待测样品依次加入比色皿中，室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧，王宝玲，颜继忠，刘宵谊，张弘旭，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：