在最近的研究中，柠檬酸（2;2-羟基-1，2，3-丙三羧酸，CA）被认为是尿石症的生物标志物，因为低枸橼尿酸尿（CA<320mg/24h，而正常值为650mg/24h）是尿路结石形成的重要危险因素。
便携式CD光谱仪对基于十二烷基硫酸钠-AgNPs的柠檬酸作为尿石症生物标志物的比色检测（内部资料，以供学习）
ShuqiZhou,LiubingKong,XinyiWang,TaoLiang,HaoWan,PingWang,
Colorimetricdetectionofcitricacidasthebiomarkerforurolithiasisbasedonsodiumdodecylsulfate-AgNPswithaportableCD-spectrometer,
AnalyticaChimicaActa,
Volume1191,
2022,
339178,
ISSN0003-2670,
Keywords:Urolithiasis;Citricacid;CD-spectrometer;Colorimetric;Sodiumdodecylsulfate;Silvernanoparticles
1.引言
在最近的研究中，柠檬酸（2;2-羟基-1，2，3-丙三羧酸，CA）被认为是尿石症的生物标志物，因为低枸橼尿酸尿（CA<320mg/24h，而正常值为650mg/24h）是尿路结石形成的重要危险因素[3]。同时，CA也被认为是控制尿路结石形成的重要因素。
CA可与钙离子复合，以防止与其他离子（如草酸盐和磷酸盐）结合，从而抑制尿路结石的形成。因此，检测尿液中的CA对于尿石症的早期筛查和预后监测具有重要意义。已经报道了用于检测CA的各种分析方法，包括高效液相色谱（HPLC），化学发光，气相色谱，分光光度法，电化学，荧光.但是，其中许多方法非常耗时，并且需要昂贵的设备。
其中，比色法具有检测结果可视化、所需设备简单、操作方便、检测快速等诸多突出优点，是CA检测的有前途的方法。
银纳米颗粒（AgNPs）是过去二十年中研究最多的金属纳米材料之一。由于表面效应、量子尺寸效应、表面增强拉曼光谱和抗菌功能等特性，AgNPs广泛应用于水净化]、抗菌活性、催化、拉曼散射和其他。此外，AgNPs的消光系数比相同尺寸的金纳米颗粒的消光系数大100倍，在比色法检测中可表现出更显着的吸光度变化和更好的灵敏度。
由于AgNPs具有易于合成、成本低、表面改性的特点，因此被用作比色传感器探针，其中SDS既是改性剂又是稳定剂。如图1A所示，SDS可以有选择地与Al协调3+，导致SDS-AgNPs的聚合。因此，溶液颜色从亮黄色变为橙色再到棕色。当CA存在时，Al3+将与CA而不是SDS-AgNPs复杂化。
因此，SDS-AgNPs可以保持分散状态，溶液保持亮黄色。通过检测溶液的吸光度，可以定量测定样品中CA的浓度。此外，使用图1B所示的自主研发的便携式CD分光光度计（CD），比酶标仪小得多，重量轻得多，CA可以简单，快速和便携的方式进行检测。
图1.基于SDS-AgNPs聚集的CA比色检测原理;B：CD的结构和检测过程。
2.实验性
化学品、试剂
使用的所有化学品均为分析级或更高纯度。硝酸银标准溶液（0.1N）、十二烷基硫酸钠（SDS）、草酸分析滴定剂（0.5M）、肌酐（99.0%）、尿素（99.5%）购自阿拉丁试剂有限公司（中国）。硼氢化钠(NaBH4,98%),NaCl(99.0%),KCl(99.0%)CaCl2(99.0%),NH4Cl(99.0%),MgSO4(99.0%),NaHCO3(99.0%),Na2SO4(99.0%),NaH2PO4（99.0%）、Na2HPO4（99.0%）购自国药化学试剂有限公司（中国）。三（羟甲基）氨基甲烷（99.9%）、柠檬酸（99.5%）、尿酸（99.0%）、葡萄糖（99.0%）购自麦克林试剂有限公司（中国）。乙酸(99.0%)购自Sigma-Aldrich。超水由MilliporeMilli-Q净水系统制备。
2.2.设备
AgNPs的表征是用JEM-2100透射电子显微镜（TEM，JEOL，日本）进行的。Zeta位化测量采用Zeta电位分析仪（ZetasizerNano-ZS，MalvernPanalytical，UN）进行。傅里叶红外光谱仪（NicoletiS50，ThermoFisher，USA）在500-4000cm范围内获得FT-IR光谱1。对冷冻干燥机形成的固体SDS-AgNPs粉末（LabconcoFreeZone2.5L，labconCo.，USA）进行FTIR测量。pH值用pH计测量（INESA科学仪器有限公司，中国）。紫外-可见光（UV-vis）吸收光谱是使用SpectraMaxParadigm多模酶标仪（MR，分子器件，美国）进行的。此外，还使用了自制的基于智能手机的CD光谱仪[27]来检测CA。
AgNPs的合成
根据以前的文献[28，29]，SDS-AgNPs是通过减少AgNO来制备的。3与NaBH4，SDS同时被用作AgNPs的稳定剂和修饰剂。2.8毫升新鲜制备的0.1MNaBH4迅速加入到100mL的0.4mMAgNO中3水溶液在室温下在黑暗中搅拌，生成明亮的黄色溶液。搅拌20min后，加入1.6mL0.05MSDS溶液，在黑暗中2h后停止搅拌，以确保SDS改性到AgNPs表面。合成的SDS-AgNPs在4°C的黑暗中储存，并且可以稳定数周。
2.4.CA检测程序
用0.02M三乙酸缓冲液调节SDS-AgNPs溶液至pH=7。将20μL3mg/L硝酸铝溶液和20μLCA溶液或样品溶液加入96孔多孔板中。摇动14分钟后，加入200μLSDS-AgNPs并再次孵育10分钟。390nm和510nm处的吸光度之比（A390/A510）用酶标仪检测。
2.5.使用CD进行CA检测
用0.02M三乙酸缓冲液调节SDS-AgNPs溶液至pH=7。将3mg/L硝酸铝溶液与CA溶液或测试溶液等体积混合。振荡15分钟后，将800μLSS-AgNPs溶液，160μL硝酸铝和CA混合溶液加入石英比色皿中。孵育5分钟后进行检测。利用550nm和600nm波长处的强度来分析样品溶液的颜色变化。
人工尿液中的CA检测
人工尿液的制备被转交Somchai等人报告的研究[30]。溶化尿素1.213g、尿酸0.017g、肌酐0.045g、葡萄糖0.090g、NaCl0.317g、KCl0.224g、NH0.080g4Cl，0.033克氯化钙2，0.017克NaHCO3，0.128克钠2所以4，0.063克钠2采购订单4和0.014克钠2人道4在100毫升水中。然后将上述溶液稀释100倍，加入3，5，7mg/L的CA，检测程序与2.4节CA检测程序，2.5CA检测与CD相同。
3.结果和讨论
SDS-AgNPs的表征
SDS-AgNPs的FT-IR光谱如图所示。S2d，表明根据研究，SDS已经修改到AgNPs上[29，33]。峰值3357厘米1对应于SDS的C-H拉伸振动，其范围为2800-3800厘米1.CH的抗对称和对称拉伸振动2的SDS记录在2918厘米处1和2850厘米1.1471厘米处的峰值1对应于C–H的弯曲振动。SDS硫酸盐组在1234cm处表现出抗对称和对称的拉伸振动。1和1001厘米1分别。和峰值在827厘米1在光谱中观察到对应于S-O-C组的弯曲振动。
为了确认SDS-AgNPs溶液的颜色与其聚集状态之间的关系，不同浓度的Al3+已添加到SDS-AgNPs解决方案中。然后捕获不同颜色溶液的图像，同时通过TEM观察SDS-AgNPs的形态。结果如图2所示。SDS-AgNPs呈球形，粒径约为5nm。当没有铝3+存在，溶液颜色为亮黄色，并且SDS-AgNPs分散良好（图2A）。添加Al3+，SDS-AgNPs将聚合。更多Al3+将导致更显着的聚集，并且溶液颜色从黄色变为橙色甚至棕色，如图2B-F所示。结果表明，SDS-AgNPs溶液的颜色与SDS-AgNPs的聚集状态有关。
图2.A–F：添加0、0.5、1、2、2.5、3mg/LAl的SDS-AgNPs溶液的图片和透射电镜3+.
3.2.实验条件的优化
Al的最佳浓度3+还通过检测不同浓度（0，0.5，1，1.5，2，2，5，3，3.5，4.0，4.5mg/L）的AgNPs的吸收来研究Al。3+溶液。结果如图3C–D所示。在0-3毫克/升的范围内，A390/A510的溶液由于SDS-AgNPs的聚集而减少。当Al浓度3+高于3毫克/升，A390/A510保持不变，这表明SDS-AgNPs已经完全聚合。因此，选择3mg/L作为Al的最佳浓度3+，这也与之前的pH优化实验结果一致。
3.3.酶标仪上的分析性能
图4.答：不同CA浓度的SDS-AgNPs的吸收光谱;B：不同CA浓度的SDS-AgNPs的标准曲线。
3.4.方法的选择性
为了评估基于SDS-AgNPs的方法的选择性，尿液中典型物质（尿素，尿酸，肌酐，葡萄糖，草酸，Cl）的干扰作用研究了K，Na和混合溶液）。首先，有必要检测SDS-AgNPs在存在这些物质的情况下是否会聚集。在最佳条件下，Al的浓度++3+为3mg/L，这些物质的浓度为表S1所示尿液中平均浓度的百分之一。与Al的结果不同3+，当上述物质存在时，溶液颜色（图S4），吸收光谱（图5A）和A的值390/A510(图5B）与对照组相同（SDS-AgNPs溶液）。它指出，SDS-AgNPs在存在这些物质的情况下不会聚集。
同时，这些物质对CA和Al组合的影响3+被探索。同样，Al的浓度3+为3mg/L，CA浓度为5mg/L。在Al面前3+，将CA和其他物质添加到SDS-AgNPs溶液中。加入其他物质的溶液的颜色（图S5）和吸收光谱（图5C）与Al-SDS-AgNPs相同，ΔA390/A510（ΔA390/A510=A390/A510（铝3++化合物）-A390/A510（化合物））比使用CA的溶液小得多（图5D）。结果表明，添加其他物质对CA检测无影响，验证了CA检测的良好选择性。
图5.A，B：吸收光谱和A390/A510SDS-AgNPs溶液与不同物质;C，D：吸收光谱和ΔA390/A510SDS-AgNPs溶液加入3毫克/升Al3+与不同的物质。
3.5.CD的分析性能
使用CD对CA的分析如第2.5节所述进行。结果如图6所示。随着CA浓度的增加，溶液颜色从棕色变为橙色，最后变为黄色。照片中的像素变亮，550nm和600nm处的强度也增加。计算后，在3-11mg/L的范围内，CA浓度与ΔI呈线性关系。550（ΔI=强度Al+CA-强度铝），线性方程为Y=5.122X-12.57，系数r2=0.9971。在1-6mg/L的范围内，CA浓度与ΔI呈线性关系。600其值为Y=7.911X5.442，系数为r2=0.9516，LOD为0.49mg/L。
图6.答：不同CA浓度的SDS-AgNPs的吸收光谱;B：具有不同CA浓度的SDS-AgNPs的图片;C：SDS-AgNPs在600nm波长下的标准曲线，CA浓度范围为1-6mg/L;D：SDS-AgNPs在550nm波长下的标准曲线，CA浓度范围为3-11mg/L;C和D的插页数字是带有红色虚线框误差线的数据，具体数据，可以在表S2中看到。
人工尿液的分析
为了评价CA检测方法在实际应用中的潜力，在人工尿液样品中加入不同浓度的CA（2，5，7mg/L），并用酶标仪和CD进行分析。结果示于表1中。三个样本的回收率从93%到112%不等，这验证了CA检测系统在现场检测和护理点应用中具有可喜的性能。
表1.人工尿液中CA的分析结果。
表S3中介绍了与其他文献检测CA的比较。从表中可以看出，这种基于SDS-AgNPs的比色法具有便携式方式可接受的检测范围和检测限。此外，与其他材料相比，SDS-AgNPs更容易合成，这更有利于传感器的进一步使用。
4.结论
本文提出了一种基于SDS-AgNPs测定柠檬酸的简单而灵敏的比色法。不同浓度Al的SDS-AgNPs3+以不同的聚集状态为特征。结果表明，SDS-AgNPs溶液的颜色与SDS-AgNPs的聚集程度有关。在pH=7和浓度为3mg/LAl3+的条件下，则获得CA检测的最宽的检测范围。
不感兴趣
看过了
取消
人点赞
人收藏
打赏
我有话说
0/500
同步到新浪微博
进群即领
扫码加入
扫码进群
您的申请提交成功
意见反馈
下载APP
健康界APP
了解更多
返回顶部
您已认证成功，可享专属会员优惠，买1年送3个月！开通会员，资料、课程、直播、报告等海量内容免费看！