一種基于納米材料的生物檢材中海洛因的檢驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于納米材料的生物檢材中海洛因的檢驗方法。該方法包括分別制備納米金復(fù)合材料和磁性納米復(fù)合材料，并將它們與生物檢材混合，通過檢測混合液的紫外可見吸收光譜的強度變化，定性定量分析生物檢材中海洛因的存在或其含量。本發(fā)明的納米材料檢驗方法反應(yīng)效率高、選擇性好、環(huán)境適應(yīng)性強、穩(wěn)定性高，可達到國標(biāo)中低限量的檢測水平。
【專利說明】
一種基于納米材料的生物檢材中海洛因的檢驗方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于毒品快速檢測領(lǐng)域，具體涉及一種利用納米材料檢測生物檢材中的海洛因。
【背景技術(shù)】
[0002]毒品泛濫已成為世界性嚴(yán)重的社會問題，與艾滋病、恐怖活動并列成為地球上人為的三大公害，同時毒品犯罪還是誘發(fā)其他犯罪的根源之一。根據(jù)近幾年全球毒品報告的數(shù)據(jù)，全球吸毒人數(shù)從2009年的1.67億增長到2012年的3.24億，并呈現(xiàn)出低齡化趨勢;2014年度《世界毒品報告》指出，毒品的市場正在擴大，生產(chǎn)量、緝獲量和消費量均在增加，而新的市場更在發(fā)展之中。毒品種類以鴉片類、可卡因類、大麻類、苯丙胺類等為主，新精神活性物質(zhì)種類激增。
[0003]
[0004]現(xiàn)在常用的海洛因檢測分析方法主要有氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜法等，這些常用的儀器分析方法具有高準(zhǔn)確度和高靈敏度的優(yōu)點，但是往往需要昂貴的儀器設(shè)備、復(fù)雜的操作方法、較長時間的前處理過程，檢測過程中使用的試劑污染環(huán)境，不適用于大規(guī)模的現(xiàn)場批量檢測分析。因此目前一些快速的檢測方法應(yīng)運而生，如免疫層析法，但是這類方法只能進行定性檢驗，而不能進行定量檢驗，并且可檢生物檢材種類單一、檢測靈敏度極為有限。
[0005]納米材料的尺寸一般在Ι-lOOnm，其表面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)等獨特的物理效應(yīng)使得納米材料展現(xiàn)出普通材料難以比擬的光學(xué)，電學(xué)和磁學(xué)等性能，從而使納米材料的研究成為分析技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域中最具活力、最有潛力、研究內(nèi)涵最豐富的一個分支。在眾多納米材料中，納米金等納米球由于具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)等物理化學(xué)性質(zhì)以及良好的生物相容性和易于進行表面修飾等特點，在分析化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。紫外可見光譜中，納米金所產(chǎn)生的吸收峰的位置與粒子之間的距離、顆粒大小和形狀有關(guān)，且吸收峰的強度與溶液中納米金的濃度存在定量關(guān)系。納米金在聚集時發(fā)生顏色變化，可進行比色分析，但這個過程不穩(wěn)定，聚集狀態(tài)、顏色隨著時間的變化而變化，因此檢測穩(wěn)定性不高。同時，納米金對溶液PH值、溶液鹽濃度等環(huán)境條件敏感，而唾液、尿液、血清等生物檢材pH值因人而異，其中存在著大量的鹽、蛋白質(zhì)等，會導(dǎo)致納米金聚沉，因此需要對納米金進行修飾，提高其穩(wěn)定性。納米金的摩爾吸收系數(shù)高達，納米金在開發(fā)定量分析方法方面具有獨特的優(yōu)勢。該方法簡單可行，經(jīng)濟高效并且綠色環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有快速毒品檢驗技術(shù)的缺陷，利用納米材料修飾提高其穩(wěn)定性，并加入磁性納米復(fù)合材料優(yōu)化吸光峰強度與海洛因濃度的關(guān)系，提供一種簡單、環(huán)保、經(jīng)濟、高效檢測生物檢材中海洛因的新方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種基于納米材料的生物檢材中海洛因的檢驗方法，該方法包括分別制備納米金復(fù)合材料和磁性納米復(fù)合材料，并將它們與生物檢材混合，通過檢測混合液的紫外可見吸收光譜的強度變化，定性定量分析生物檢材中海洛因的存在或其含量。
[0009]進一步地，所述納米金復(fù)合材料的制備方法為:將含有1%醋酸的0.2%殼聚糖溶液在95-100°C條件下加熱，然后加入0.謂氯金酸溶液，攪拌反應(yīng)10-2011^11，溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌10_30min，得納米金溶液;將所述納米金溶液調(diào)節(jié)至pH 7-9，加入2mg/mL海洛因牛血清白蛋白溶液在室溫條件下振蕩混合30-60min，生理鹽水洗滌數(shù)次，再加入5 %牛血清白蛋白溶液封閉納米金表面60-120min，離心棄去上清液后，加入1/5原體積的生理鹽水即得納米金復(fù)合材料。
[0010]其中，優(yōu)選地，所述含有1%醋酸的0.2%殼聚糖溶液與0.1M氯金酸溶液的體積比為1000:1-400:1(例如1000:1，900:1，800:1，700:1，600:1，500:1，400:1等)。所述納米金溶液與海洛因牛血清白蛋白溶液的體積比為20:1-2:1 (例如20:1，15:1，10:1，5:1，2:1等)。
[0011]在本發(fā)明中，所述殼聚糖既是還原劑，又是納米金的穩(wěn)定劑。
[0012]進一步地，本發(fā)明中所述磁性納米復(fù)合材料的制備方法為:所述磁性納米復(fù)合材料的制備方法為:在0.2mol/L三氯化鐵、0.111101凡硫酸亞鐵溶液中通入氮氣301]1；[11，加入28%氨水調(diào)節(jié)pH值至10，60-90 °C條件下加熱反應(yīng)20-40min，然后離心棄去上清液，加入原體積的生理鹽水得到磁性顆粒溶液；
[0013 ]再向所述磁性顆粒溶液中加入等體積的0.2 %聚賴氨酸溶液，室溫超聲過夜，然后離心棄去上清液，加入生理鹽水得到聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液，其中，所述生理鹽水的加入量與加入的0.2 %聚賴氨酸溶液的體積相等；
[0014]再向所述聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液中加入5%戊二醛溶液和10mg/mL抗海洛因抗體溶液，4°C下振蕩反應(yīng)60-120min，然后加入5 %牛血清白蛋白溶液室溫振蕩反應(yīng)30min(起封閉作用)，離心棄去上清液，加入1/10原聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液體積的生理鹽水即得到磁性納米復(fù)合材料。
[0015]其中，優(yōu)選地，聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液與5%戊二醛溶液的體積比為500:1-200:1(例如500:1,400:1,300:1,200:1等)。所述聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液與抗海洛因抗體溶液體積比為100:1-10:1(例如100:1，90:1，80:1，70:1，60:1，50:1，40:1，30:1，20:1，1:1等)。所述抗海洛因抗體為單克隆抗體或多克隆抗體。
[0016]在本發(fā)明中，聚賴氨酸的使用起到了增加抗體修飾量和穩(wěn)定磁性納米材料的作用。
[0017]進一步地，上述檢驗方法中，所述納米金復(fù)合材料、磁性納米復(fù)合材料與生物檢材混合后，在磁鐵作用下攪拌反應(yīng)2min，檢測混合溶液的526nm處紫外吸收強度變化，定性定量分析生物檢材中海洛因的存在或其含量。
[0018]在上述技術(shù)方案中，可以裸眼觀察檢驗結(jié)果，所述反應(yīng)溶液顏色為無色時，待測生物檢材溶液中不含海洛因；上述反應(yīng)溶液為淺紅或紅色時，生物檢材中含有海洛因，其含量通過檢測溶液在526nm處紫外吸收強度進行計算，吸收強度與生物檢材中海洛因濃度成正比，依據(jù)工作曲線，檢測混合溶液在526nm處紫外吸收強度，定量分析確定生物檢材中海洛因的濃度。
[0019]本發(fā)明的設(shè)計原理和理論基礎(chǔ):
[0020]1、納米金是指直徑在1-1OOnm尺寸的微小金顆粒，有很高的消光系數(shù)和很強的表面等離子體共振性能，紫外可見吸收光譜的檢測靈敏度很高，檢驗設(shè)備便攜且廉價方便，易于在公安工作中推廣應(yīng)用。納米金顆粒的特征等離子體吸收峰在510-550nm處，根據(jù)朗格比爾定律，吸收峰強度與納米金顆粒濃度成正比。納米金在顆粒大小、距離發(fā)生變化后其紫外吸收情況會發(fā)生變化且該過程后納米金的吸收峰在數(shù)分鐘內(nèi)可能會發(fā)生吸收波長和強度的同時變化，相對不穩(wěn)定。而上述單分散的納米金溶液在室溫下穩(wěn)定，檢驗結(jié)果既可使用紫外可見吸收光譜儀檢測，又可裸眼觀察后再送到實驗室進行儀器定量測試或者使用比色卡進行半定量檢驗。
[0021 ] 2、磁性納米材料具有超順磁性質(zhì)，同時通過聚賴氨酸的修飾，生物相容性好，其表面-NH2通過戊二醛與抗海洛因抗體結(jié)合，且聚賴氨酸修飾后磁性納米顆粒不會與生物檢材中蛋白質(zhì)、多肽等物質(zhì)發(fā)生非特異結(jié)合，使磁性納米顆粒對海洛因具有特異性結(jié)合能力。同時，磁性納米顆粒在磁鐵的作用下，還可以在溶液中快速移動，可以克服唾液、尿液、血清、血漿等生物檢材粘度不同而導(dǎo)致的反應(yīng)速度差異，并提高免疫反應(yīng)速度。在反應(yīng)結(jié)束后，通過磁鐵作用可以將發(fā)生免疫反應(yīng)的磁性納米復(fù)合材料、納米金復(fù)合材料或者生物檢材中的海洛因從溶液體系中快速分離出來，實現(xiàn)快速檢驗。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023](I)通過不同性能納米材料的組合使用，可以實現(xiàn)不同生物檢材中海洛因的快速檢驗，本方法檢驗靈敏度高，最低檢測限為10ng/mL，遠高于目前海洛因現(xiàn)場檢驗500ng/mL的最低檢測限。
[0024](2)納米金的光學(xué)性能，使檢驗結(jié)果可以通過裸眼觀察、比色卡對照、紫外可見光譜檢驗等方式解讀，并對檢驗結(jié)果報告時間沒有嚴(yán)格要求，可以多次檢驗。檢測方法簡單、快捷，不需要借助復(fù)雜昂貴的大型儀器，成本低廉，適用于大規(guī)模的現(xiàn)場快速檢測。
[0025](3)本發(fā)明中磁性納米材料的使用，提高了反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，并在檢驗時，不需要額外溶液置換等過程，檢驗過程簡單。
[0026](4)本發(fā)明可以檢驗?zāi)蛞?、唾液、血清、血漿等生物檢材，即使血液溶血、血尿或有色唾液，也不影響檢驗結(jié)果，檢驗特異性強，抗干擾能力強。
[0027](5)本發(fā)明的檢測結(jié)果具有可視化、選擇性好、靈敏度高、檢測時間短、成本低廉等優(yōu)點。
[0028]另外注意的是，如果沒有特別說明，本發(fā)明所記載的任何范圍包括端值以及端值之間的任何數(shù)值以及以端值或者端值之間的任意數(shù)值所構(gòu)成的任意子范圍。
【附圖說明】
[0029]圖1:基于納米材料的海洛因檢驗工作曲線。
【具體實施方式】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明做進一步的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0031]實施例1納米金復(fù)合材料的制備
[0032]取10mL含有I%醋酸的0.2%殼聚糖溶液盛放在圓底燒瓶中，加熱至100°C保持沸騰并劇烈攪拌，迅速向劇烈沸騰的溶液中加入0.2mL 0.1M的氯金酸水溶液，攪拌后，停止加熱，自然冷卻至室溫，取出1mL調(diào)pH值至7-9，然后與0.5mL 2mg/mL海洛因牛血清白蛋白在室溫條件下振蕩混合30_60min，生理鹽水洗滌數(shù)次，離心棄去上清液后，加入2mL生理鹽水即得納米金復(fù)合材料。
[0033]實施例2納米金復(fù)合材料的制備
[0034]取200mL含有I%醋酸的0.2 %殼聚糖溶液盛放在圓底燒瓶中，加熱至100 °C保持沸騰并劇烈攪拌，迅速向劇烈沸騰的溶液中加入0.2mL 0.1M的氯金酸水溶液，攪拌后，停止加熱，自然冷卻至室溫，取出5mL調(diào)pH值至7-9，然后與0.5mL 2mg/mL海洛因牛血清白蛋白在室溫條件下振蕩混合30-60min，生理鹽水洗滌數(shù)次，離心棄去上清液后，加入ImL生理鹽水即得納米金復(fù)合材料。
[0035]實施例3磁性納米復(fù)合材料的制備
[0036]取0.2mol/L三氯化鐵、0.lmol/L硫酸亞鐵混合溶液10mL中通入氮氣30min，加入28%氨水調(diào)節(jié)pH值至10，60-90<€下加熱反應(yīng)20-40111；[11，然后8000印1]1離心20111；[11，棄去上清液后，加入10mL生理鹽水得到磁性顆粒溶液，然后加入10mL 0.2%聚賴氨酸溶液，室溫超聲過夜，8000rpm離心20min棄去上清液后，加入10mL生理鹽水復(fù)懸溶液。在上述溶液中加入0.5mL 5%戊二醛溶液和ImL I Omg/mL抗海洛因抗體溶液，4 °C下振蕩反應(yīng)60-120min，然后加入5mL5 %牛血清白蛋白溶液室溫振蕩反應(yīng)30min，8000rpm離心20min，棄去上清液后，加入1mL生理鹽水即得到磁性納米復(fù)合材料。
[0037]實施例4磁性納米復(fù)合材料的制備
[0038]取0.2mol/L三氯化鐵、0.lmol/L硫酸亞鐵混合溶液10mL中通入氮氣30min，加入28%氨水調(diào)節(jié)pH值至10，60-90<€下加熱反應(yīng)20-40111；[11，然后8000印1]1離心20111；[11，棄去上清液后，加入10mL生理鹽水得到磁性顆粒溶液，然后加入10mL 0.2%聚賴氨酸溶液，室溫超聲過夜，8000rpm離心20min棄去上清液后，加入10mL生理鹽水復(fù)懸溶液得到聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液。在上述溶液中加入0.2mL 5%戊二醛溶液和ImL 10mg/mL抗海洛因抗體溶液，4°C下振蕩反應(yīng)60-120min，然后加入5mL5%牛血清白蛋白溶液室溫振蕩反應(yīng)30min，8000rpm離心20min，棄去上清液后，加入1mL生理鹽水即得到磁性納米復(fù)合材料。
[0039]實施例5樣品測定
[0040]工作曲線的繪制:配制血清、唾液、尿液以體積比1:1:1混合的生物檢材樣本，添加lmg/mL的海洛因標(biāo)準(zhǔn)品溶液，分別配制海洛因濃度為O、10ng/mL、50ng/mL、200ng/mL、1000ng/mL、2000ng/mL的生物檢材按照如下步驟處理，繪制工作曲線。取兩份相同體積ImL生物檢材，第一份加入0.5mL實施例1制備的納米金復(fù)合材料和0.5mL實施例3制備的磁性納米復(fù)合材料，第二份加入ImL生理鹽水，磁鐵上下作用攪拌2min后，將磁鐵置于溶液液面上方，使用光譜儀測定兩份溶液在526nm處吸光度之差，其中第一份溶液的吸光度SA1，第二份溶液的吸光度為A2,根據(jù)A1-A2的大小與海洛因濃度的關(guān)系繪制工作曲線(圖1)。工作曲線最低濃度是10呢/1111，對應(yīng)吸光度之差在0.012。
[0041]樣品測定:在離心管中分別取兩份0.5mL待測尿液，第一份向其中各加入0.25mL實施例I制備的納米金復(fù)合材料和實施例3制備的磁性納米復(fù)合材料，第二份加入0.5mL生理鹽水，磁鐵上下作用攪拌2min后，將磁鐵置于溶液液面上方，測定兩份溶液526nm處吸光度之差A(yù)1-A2 = 0.307,結(jié)合工作曲線(圖1)判定尿液檢材中海洛因的濃度為795ng/mL。
[0042]實施例6樣品測定
[0043]在離心管中分別取兩份0.2mL待測唾液，一份向其中各加入0.1mL實施例2制備的納米金復(fù)合材料和實施例4制備的磁性納米復(fù)合材料，另一份加入0.2mL生理鹽水，磁鐵上下作用攪拌2min后，將磁鐵置于溶液液面上方，測定兩份溶液526nm處吸光度之差A(yù)1-A2 =
0.103，結(jié)合工作曲線(圖1)判定唾液中海洛因的濃度為267ng/mL。
[0044]實施例7樣品測定
[0045]在離心管中分別取兩份ImL待測血清，一份向其中各加入0.5mL實施例1制備的納米金復(fù)合材料和實施例3制備的磁性納米復(fù)合材料，另一份加入2mL生理鹽水，磁鐵上下作用攪拌2min后，將磁鐵置于溶液液面上方，測定兩份溶液526nm處吸光度之差A(yù)1-A2 = 0.721，結(jié)合工作曲線(圖1)判定血清中海洛因的濃度為1866ng/mL。
[0046]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種基于納米材料的生物檢材中海洛因的檢驗方法，其特征在于，該方法包括分別制備納米金復(fù)合材料和磁性納米復(fù)合材料，并將它們與生物檢材混合，通過檢測混合液的紫外可見吸收光譜的強度變化，定性定量分析生物檢材中海洛因的存在或其含量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢驗方法，其特征在于，所述納米金復(fù)合材料的制備方法為:將含有1%醋酸的0.2%殼聚糖溶液在95-100°C條件下加熱，然后加入0.1M氯金酸溶液，攪拌反應(yīng)10-20min，溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌10-30min，得納米金溶液； 將所述納米金溶液調(diào)節(jié)至pH 7-9，加入2mg/mL海洛因牛血清白蛋白溶液在室溫條件下振蕩混合30-60min，生理鹽水洗滌數(shù)次，再加入5 %牛血清白蛋白溶液封閉納米金表面60-120min，離心棄去上清液后，加入1/5原體積的生理鹽水即得納米金復(fù)合材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢驗方法，其特征在于，所述磁性納米復(fù)合材料的制備方法為:在0.2mol/L三氯化鐵、0.1mol/L硫酸亞鐵溶液中通入氮氣30min，加入28%氨水調(diào)節(jié)pH值至10，60-90 °C條件下加熱反應(yīng)20-40min，然后離心棄去上清液，加入原體積的生理鹽水得到磁性顆粒溶液； 再向所述磁性顆粒溶液中加入等體積的0.2%聚賴氨酸溶液，室溫超聲過夜，然后離心棄去上清液，加入生理鹽水得到聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液，其中，所述生理鹽水的加入量與加入的0.2 %聚賴氨酸溶液的體積相等； 再向所述聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液中加入5 %戊二醛溶液和I Omg/mL抗海洛因抗體溶液，4°C下振蕩反應(yīng)60-120min，然后加入5 %牛血清白蛋白溶液室溫振蕩反應(yīng)30min，離心棄去上清液，加入1/10原聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液體積的生理鹽水即得到磁性納米復(fù)合材料。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢驗方法，其特征在于，所述含有1%醋酸的0.2%殼聚糖溶液與0.1M氯金酸溶液的體積比為1000:1-400:1。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢驗方法，其特征在于，所述納米金溶液與海洛因牛血清白蛋白溶液的體積比為20:1-2:1。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢驗方法，其特征在于，所述聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液與5%戊二醛溶液的體積比為500:1-200:1。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢驗方法，其特征在于，所述聚賴氨酸修飾的磁性顆粒溶液與抗海洛因抗體溶液體積比為100:1-10:1。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢驗方法，其特征在于，所述抗海洛因抗體為單克隆抗體或多克隆抗體。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢驗方法，其特征在于，所述納米金復(fù)合材料、磁性納米復(fù)合材料與生物檢材混合后，在磁鐵作用下攪拌反應(yīng)2min，檢測混合溶液的526nm處紫外吸收強度變化，定性定量分析生物檢材中海洛因的存在或其含量。
【文檔編號】G01N21/33GK105929181SQ201610257412
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】廉潔, 高云華, 邱玉琴, 張鎖慧
【申請人】中國人民公安大學(xué), 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所