一种利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明b的方法
【专利摘要】一种利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法，以PC膜为模板，采用化学沉积法在纳米孔径PC膜模板的孔壁内沉积金，得到功能化的疏水性金纳米通道；二苯胺作为疏水性分子，容易通过该疏水性的金纳米通道；而罗丹明B为阳离子型化合物，属于亲水性分子，不能在疏水性金纳米通道内迁移；根据二者亲疏水性的差异，实现二者的分离；用紫外检测器检测二苯胺和罗丹明B透过金纳米通道的透过量。本发明可应用于当代药物化学、农业化学、食品化学和生物化学领域，特别是分离食品染料等致癌物质，保护食品安全和人们身体健康。
【专利说明】一种利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料【技术领域】，具体地说，是一种利用金纳米通道分离检测二苯 胺和罗丹明B的方法。
【背景技术】
[0002] 纳米通道指孔径在0. 1~100 nm的孔或管道结构。特殊的纳米效应使纳米技术在近 50余年的发展过程中受到越来越多的关注。纳米通道因其独特的小尺寸，物理化学性质，在 材料物理、化学、生物医学等方面的应用表现出高度的优越性。
[0003] 近年来，纳米通道技术作为纳米生物技术研究的领域重要分支，因其独特的结构 和理化性质，近年来在国际上得到广泛关注，在基因测序、单分子分析、仿生离子通道设计 和药物装载等研究中体现了独特的优越性。纳米通道对手性物质的分离检测尚鲜见报导。 在用纳米通道技术模拟生物膜发展高灵敏、高选择性分离手段，研制各种基底材料的纳米 通道等方面的研究，研究者们正面临着重大的机遇和挑战。
[0004] 二苯胺（Diphenylamine ;N_Phenylaniline,简称 DPA)是一种重要的化工原料， DPA主要用于染料、抗氧剂、药品、炸药和农药的合成，其毒性作用与苯胺相似，能损害神经 系统、心血管系统及血液系统。长期接触后皮肤黏膜出现刺激现象，也可引起膀胱癌，出现 尿频或血尿等症状。罗丹明（RhB)是一种氧杂蕙类荧光染料，作为荧光试剂已被广泛用于 食品、环保、矿业等领域。根据国际癌症研究署（IARC)化学品致癌风险评价表明：摄取、吸 入以及皮肤接触该物质均会造成急性和慢性的中毒伤害。有动物实验表明，该物质吸入时 有致癌作用，可能引起诱变成致畸。
[0005] 因此，快速准确而有效的分离、分析DPA和RhB组分在当代药物化学、农业化学、食 品化学和生物化学等领域的研究中具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种利用 金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法，广泛应用于当代药物化学、农业化学、食品 化学和生物化学领域，特别是能分离食品染料等致癌物质，保护食品安全和人民身体健康。
[0007] 本发明采用的技术方案是： 一种利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法，以PC膜为模板，采用化学沉 积法在纳米孔径PC膜模板的孔壁内沉积金，制得纳米孔径的金纳米通道；利用金-硫键共 价键合将十八烷基硫醇修饰在金纳米通道内，得到功能化的疏水性金纳米通道；二苯胺作 为疏水性分子，容易通过该疏水性的金纳米通道；而罗丹明B为阳离子型化合物，属于亲水 性分子，不能在疏水性金纳米通道内迁移；根据二苯胺和罗丹明B亲疏水性的差异，利用功 能化金纳米通道的选择性，实现二者的分离；用紫外检测器检测二苯胺和罗丹明B透过金 纳米通道的透过量。
[0008] 上述技术方案中，具体步骤如下： 1) 金纳米通道膜的制备： 采用化学沉积法在孔径为Φ50 nm聚碳酸酯滤膜（即PCTE)模板的孔壁内沉积金纳米 粒子从而制得金纳米通道；具体如下：将PCTE浸入色谱级甲醇20 min进行活化清洗；清洗 后的PCTE滤膜浸入含有0.025 mol/L 311(：12和0.007 mol/L CF3COOH的甲醇-水溶液（V/ V=l:l)中，置恒温摇床中转速150 r/min震荡45 min，使Sn2+均匀地吸附在孔的内壁；用甲 醇吹洗3次；再将PCTE滤膜浸入0.029 mol/L Ag(NH3)2+中，同时通入N2，吹洗15 min;将 PCTE滤膜取出，分别用甲醇和超纯水各吹洗3-4次，每次2~3 min，然后将PCTE滤膜浸入含 有7.9 X10_4 mol/L亚硫酸金钠和0.5 mol/L甲醛的催化剂溶液中（pH = 10. 00)，温度为 4 °C沉积金4 h，金被还原沉积在PCTE滤膜及膜孔壁的表面，将沉积金的金纳米通道膜取 出用超纯水洗3次，用25% ΗΝ03浸泡12 h，以除去表面上Ag等，超纯水清洗后，用N2吹干 即可得到Au纳米通道阵列膜，备用； 2) 金纳米通道膜的修饰： 将金纳米通道膜浸入用乙醇溶解的lmmol/L十八烷基硫醇溶液中24 h，烷基硫醇通过 Au-S键自组装在金纳米通道上，然后用乙醇清洗除去未吸附的十八烷基硫醇，修饰完毕后 将金纳米通道膜取出用甲醇清洗三次，N 2吹干备用； 3) DPA和RhB在金纳米通道中分离，并测定分离效果： 采用U形池作为二苯胺（即DPA)和罗丹明B (即RhB)分离的装置，U形池分进样池 和透过池两部分，将上述已功能化的金纳米通道膜置于进样池和透过池中间，并且进样池 与透过池通过金纳米通道膜连通，在U形池的进样池中加入含2. 09X10_5 mol/L DPA和 2. 09 X 10_5 mol/L RhB的混合溶液3 mL，透过池中加入3 mL水，维持两池中的液面平行，待 DPA和RhB混合液渗透过金纳米通道后，在透过池中取适量的溶液用紫外可见分光光度计 在波长281nm和554nm处分别测定DPA和RhB的含量。
[0009] 本发明方法科学、合理，工艺可靠，实施容易，DPA和RhB分离快速准确有效，而且 装置结构简单，操作方便，易于放大，可广泛应用于当代药物化学、农业化学、食品化学和生 物化学等领域，应用前景好。特别是本发明方法为分离食品染料等致癌物质提供了一种新 思路新技术，保护了食品安全和人们身体健康，意义重大。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明分离DPA和RhB的实验装置示意图； 图2为本发明化学沉积金4h后得到的金纳米通道膜的FESEM图； 图3为图2中的金纳米通道膜用二氯甲烷溶解后的TEM图； 图4为未采用本发明金纳米通道过滤，DPA和RhB混合物的物质量浓度随时间变化关 系图； 图5为本发明DPA和RhB混合物过Au-Mem-C18渗透池中物质的量浓度随时间变化关 系图。
[0011] 图中，1-U形池，2-进样池，3-透过池，4-金纳米通道膜，5-磁力搅拌器，a-DPA， b-RhB〇
【具体实施方式】
[0012] 参见附图，本发明的利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法，以PC膜 为模板，采用化学沉积法在纳米孔径PC膜模板的孔壁内沉积金，制得纳米孔径的金纳米通 道；利用金-硫键共价键合将十八烷基硫醇修饰在金纳米通道内，得到功能化的疏水性金 纳米通道；二苯胺作为疏水性分子，容易通过该疏水性的金纳米通道；而罗丹明B为阳离子 型化合物，属于亲水性分子，不能在疏水性金纳米通道内迁移；根据二苯胺和罗丹明B亲疏 水性的差异，利用功能化金纳米通道的选择性，实现二者的分离；用紫外检测器检测二苯胺 和罗丹明B透过金纳米通道的透过量。
[0013] 上述技术方案中，具体步骤如下： 1) 金纳米通道膜的制备： 采用化学沉积法在孔径为Φ50 nm聚碳酸酯滤膜（即PCTE)模板的孔壁内沉积金纳米 粒子从而制得金纳米通道；具体如下：将PCTE浸入色谱级甲醇20 min进行活化清洗；清洗 后的 PCTE 滤膜浸入 0· 025 mol/L SnCl2 及 0· 007 mol/L CF3C00H 甲醇-水溶液（V/V=l: 1) SnCl2溶液中，置恒温摇床中转速150 r/min震荡45 min，使Sn2+均匀地吸附在孔的内壁； 用甲醇吹洗3次；再将PCTE滤膜浸入0.029 mol/L Ag(NH3)2+中，同时通入N2，吹洗15 min; 将PCTE滤膜取出，分别用甲醇和超纯水各吹洗3-4次，每次2~3 min，然后将PCTE滤膜浸 入浓度为7. 9 X 10_4 mol/L亚硫酸金钠和0· 5 mol/L甲醛作为催化剂的溶液（pH = 10. 00) 的溶液中，温度为4 °C沉积金4 h，金被还原沉积在PCTE滤膜及膜孔壁的表面，将沉积金的 金纳米通道膜取出用超纯水洗3次，用25% ΗΝ03浸泡12 h，以除去表面上Ag等，超纯水清 洗后，用N2吹干即可得到Au纳米通道阵列膜，备用； 2) 金纳米通道膜的修饰： 将金纳米通道膜浸入用乙醇溶解的lmmol/L十八烷基硫醇溶液中24 h，烷基硫醇通过 Au-S键自组装在金纳米通道上，然后用乙醇清洗除去未吸附的十八烷基硫醇，修饰完毕后 将金纳米通道膜取出用甲醇清洗三次，N 2吹干备用； 3) DPA和RhB在金纳米通道中分离，并测定分离效果： 采用U形池作为二苯胺（即DPA)和罗丹明B (即RhB)分离的装置，U形池分进样池 和透过池两部分，将上述已功能化的金纳米通道膜置于进样池和透过池中间，并且进样池 与透过池通过金纳米通道膜连通，在U形池的进样池中加入含2. 09X10_5 mol/L DPA和 2. 09 X 10_5 mol/L RhB的混合溶液3 mL，透过池中加入3 mL水，维持两池中的液面平行，待 DPA和RhB混合液渗透过金纳米通道后，在透过池中取适量的溶液用紫外可见分光光度计 在波长281nm和554nm处分别测定DPA和RhB的含量。
[0014] 实施例： DPA和RhB的分离： 采用U形池，U形池分进样池、透过池两部分，进样池中加入DPA和RhB的混合溶液，渗 透池中加水，并检测浓度关系。
[0015] 将上述已功能化的疏水性金纳米通道膜置于进样池和透过池中间，膜的有效透过 面积为〇· 196 cm2。
[0016] 分别将 2.09 Χ1(Γ5 mol/L DPA 和 2.09 X1(T5 mol/L RhB 的混合溶液 3 mL 置于进样 池中，透过池放置3 mL水，每隔两小时用紫外分光光度计于检测渗透池中DPA (用紫外可见 分光光度计在281 nm波长处测定）和RhB (用紫外可见分光光度计在554 nm波长处测定） 的透过量，得到渗透池中DPA和RhB渗透时间与渗透量的关系，所得直线斜率之比定义为两 种待测物的分离度。
[0017] 图4、图5为物质的浓度随过膜时间的变化关系图，DPA和RhB的分离度S定义为： 夕=ZDPA / JRhB 其中JDPA和JRhB的过膜速率，即图中直线的斜率;ZDPA为DPA的过膜速率，即图中 红线的斜率。由此可知，DPA和RhB的分离度S趋于无穷大，DPA和RhB得到完全分离。
[0018] 上述具体实施例方式中，未注明具体条件的实验方法，均按通常常规条件进行，如 操作手册，或按照制造厂商所建议的条件。
[0019] 应该指出的是，这些实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外，在 阅读了本发明描述的内容之后，本领域技术人员可能对本发明作各种改动或修改，这些等 价形式的改动或修改同样落于本申请权利要求限定的范围。
【权利要求】
1. 一种利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法，其特征在于，以PC膜为模 板，采用化学沉积法在纳米孔径PC膜模板的孔壁内沉积金，制得纳米孔径的金纳米通道； 利用金-硫键共价键合将十八烷基硫醇修饰在金纳米通道内，得到功能化的疏水性金纳米 通道；二苯胺作为疏水性分子，容易通过该疏水性的金纳米通道；而罗丹明B为阳离子型化 合物，属于亲水性分子，不能在疏水性金纳米通道内迁移；根据二苯胺和罗丹明B亲疏水性 的差异，利用功能化金纳米通道的选择性，实现二者的分离；用紫外检测器检测二苯胺和罗 丹明B透过金纳米通道的透过量。
2. 根据权利要求1所述的利用金纳米通道分离检测二苯胺和罗丹明B的方法，其特征 在于，具体步骤如下： 1) 金纳米通道膜的制备： 采用化学沉积法在孔径为Φ50 nm聚碳酸酯滤膜（即PCTE)模板的孔壁内沉积金纳米 粒子从而制得金纳米通道；具体如下：将PCTE浸入色谱级甲醇20 min进行活化清洗；清洗 后的PCTE滤膜浸入含有0.025 mol/L 311(：12和0.007 mol/L CF3COOH的甲醇-水溶液（V/ V=l:l)中，置恒温摇床中转速150 r/min震荡45 min，使Sn2+均匀地吸附在孔的内壁；用甲 醇吹洗3次；再将PCTE滤膜浸入0.029 mol/L Ag(NH3)2+中，同时通入N2，吹洗15 min;将 PCTE滤膜取出，分别用甲醇和超纯水各吹洗3-4次，每次2~3 min，然后将PCTE滤膜浸入含 有7. 9 X 10_4 mol/L亚硫酸金钠和0· 5 mol/L甲醛的催化剂溶液中，温度为4 °C沉积金4 h，金被还原沉积在PCTE滤膜及膜孔壁的表面，将沉积金的金纳米通道膜取出用超纯水洗3 次，用25%圆03浸泡12 h，以除去表面上Ag等，超纯水清洗后，用N2吹干即可得到Au纳米 通道阵列膜，备用； 2) 金纳米通道膜的修饰： 将金纳米通道膜浸入用乙醇溶解的lmmol/L十八烷基硫醇溶液中24 h，烷基硫醇通过 Au-S键自组装在金纳米通道上，然后用乙醇清洗除去未吸附的十八烷基硫醇，修饰完毕后 将金纳米通道膜取出用甲醇清洗三次，N 2吹干备用； 3. DPA和RhB在金纳米通道中分离，并测定分离效果： 采用U形池作为二苯胺（即DPA)和罗丹明B (即RhB)分离的装置，U形池分进样池 和透过池两部分，将上述已功能化的金纳米通道膜置于进样池和透过池中间，并且进样池 与透过池通过金纳米通道膜连通，在U形池的进样池中加入含2. 09X10_5 mol/L DPA和 2. 09 X 10_5 mol/L RhB的混合溶液3 mL，透过池中加入3 mL水，维持两池中的液面平行，待 DPA和RhB混合液渗透过金纳米通道后，在透过池中取适量的溶液用紫外可见分光光度计 在波长281nm和554nm处分别测定DPA和RhB的含量。
【文档编号】G01N30/00GK104090035SQ201410329537
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】钟桐生, 黄杉生, 王亚东, 马腾飞, 杨乐乐 申请人:湖南城市学院