一種採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法

2023-04-25 02:16:21

一種採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於聚吡咯納米纖維膜高效分離富集以及檢測樣品中碘的方法，包括如下步驟：（1）聚吡咯納米纖維膜的製備，（2）聚吡咯納米纖維膜的活化，（3）聚吡咯納米纖維膜的主動或被動吸附，（4）聚吡咯納米纖維膜的清洗，（5）聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測。本發明以聚吡咯納米纖維膜為吸附劑，可高效、快速分離富集生物樣品中的碘，從而達到去除幹擾物、濃縮碘以及直接進行碘測定的作用，本發明具有操作方便，集分離、富集以及檢測於一體等優點。
【專利說明】一種採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及碘分離技術及檢測領域，特別是涉及一種基於聚吡咯納米纖維膜高效分離富集以及檢測樣品中碘的方法。
【背景技術】
[0002]碘是人體必需的微量元素，其缺乏會導致機體的多種損傷，近年來隨著食鹽加碘計劃的實施，碘缺乏狀況在世界範圍內得到一定程度的改善，與此同時高碘所致的甲狀腺損傷也逐漸引起人們重視。碘是人體必需的微量元素。人體一旦缺碘會導致腦損傷，不可逆的智力障礙，甲狀腺腫，嚴重時還可能會導致呆小症等。而另一方面，過量攝入碘也同樣會導致疾病。因此，對人體生物樣本和膳食樣品中的碘含量進行檢測具有實際意義。由於生物檢測樣品中，微量碘含量低，基本成分複雜，對測定方法在靈敏度、準確度、抗幹擾能力、穩定性等方面技術要求都較高。有些生物樣品直接檢測達不到理想的檢測靈敏度和缺乏特異性，不能滿足準確分析的需要。所以，源於人體生物樣品和膳食樣品的前處理複雜和檢測方法靈敏度的限制，對人體生物樣品和膳食樣品中碘的檢測往往難以滿足基礎研究的需要。在我們前期的研究中發現，某些具有特定吡咯功能基團的納米纖維膜，用於碘樣本的吸附效果明顯。

【發明內容】

[0003]本發明主要解決的技術問題是提供一種基於聚吡咯納米纖維膜高效分離富集以及檢測樣品中碘的方法，能夠對膳食樣品和生物樣本中的碘集分離、富集及檢測於一體。本發明利用聚吡咯納米纖維膜對碘的吸附特性，來分離、富集樣品中的碘，以及無需洗脫可以直接將吸附清洗後的聚吡咯納米纖維膜進行碘的測定，從而集分離、富集以及檢測於一體。
[0004]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:
一種採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法，其特徵在於按如下的步驟進行:
(1)聚吡咯納米纖維膜的活化:將聚吡咯納米纖維膜置於溶液中浸潤並衝洗，使其活
化；
(2)聚吡咯納米纖維膜的吸附:將活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於混合溶液中吸附，吸附的時間約為5-30min ;或使混合溶液流過聚吡咯納米纖維膜，過膜吸附的時間約為5min ;所述的混合溶液指的是:膳食樣品消解液或生物樣品及其處理液；所述的混合溶液:聚吡咯納米纖維膜的重量份數比為50:1-2 ；
(3)聚吡咯納米纖維膜的清洗:利用步驟(I)所述的溶液處理已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜；
(4)將步驟(3)中得到的吸附碘聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測。
[0005]本發明步驟(2)中所述的聚吡咯納米纖維膜的吸附包括:主動吸附或被動吸附。
[0006]主動吸附指的是將活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於混合溶液中進行吸附，吸附的時間約為30min ； 被動吸收指的是採用玻璃注射器吸取一定量的混合溶液(2mL)，將注射器與纖維膜裝置緊密連接，用注射器將液體壓入裝置，使混合溶液緩慢逐滴流過聚吡咯納米纖維膜，過膜吸附的時間約為5min。
[0007]本發明所述聚吡咯納米纖維膜的清洗指的是；溶液浸泡、衝洗或者流過已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜。
[0008]本發明步驟(I)和步驟(3)中所述溶液為水、甲醇、乙醇、硝酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和乙酸乙酯溶液中的至少一種，優選50%乙醇，再優選70%乙醇。
[0009]本發明步驟(4)中，聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測的方法，其具體的方法如下:
Cl)將清洗後的纖維膜放入IOml的試管中，依次加入2mL水和1.5mL亞砷酸溶液，混勻，25°C恆溫水浴箱中溫浴15分鐘；
(2)準確加入0.5mL硫酸鈰銨溶液，溫浴反應15分鐘時；
(3)於405nm波長處,用Icm比色杯，以水作參比，測定吸光度值。
[0010]本發明所述模板材料為:聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚醯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚N-異丙基丙烯醯胺、聚醋酸乙烯及其衍生物中的至少一種，優選聚醯胺。
[0011]本發明的步驟(2)和步驟(4)中，所述溶液為水、甲醇、乙醇、硝酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和乙酸乙酯溶液中的至少一種，
本發明所述膳食樣品消解液為穀類、蔬菜、水果、禽肉在120?180°C下的微波消解液(為常規方法)；
生物樣品及其處理液為頭髮、指甲、血液、唾液或尿液在120?180°C下的微波消解溶液(為常規方法)。
[0012]本發明重點解決了膳食樣品消解液以及生物樣品及其處理液中碘的分離富集以及檢測問題。
[0013]本發明的分離體現在兩種吸附方式中吸附碘後的纖維膜都可以方便的與基質溶液分離，主動吸附中的纖維膜可以從混合溶液中直接取出，而被動吸附的纖維膜在吸附完成後已經與混合溶液分離；當吸附碘後的纖維膜與基質混合溶液分離後，混合溶液中大部分的幹擾物質就能夠與碘分離。
[0014]富集體現在聚吡咯納米纖維膜對碘的吸附效率高，可達100%吸附；在吸附容量限度內，混合溶液中的碘都能被纖維膜高效吸附富集。
[0015]本發明更加詳細的描述如下:
基於聚吡咯納米纖維膜高效分離富集以及檢測樣品中碘的方法:
(I)聚吡咯納米纖維膜的製備:將模板材料溶解在溶劑中，形成靜電紡絲溶液，利用靜電紡絲技術將所述溶液紡製成模板納米纖維膜，將模板納米纖維膜剪成大小適中置於器皿中，加入清洗溶液浸泡，衝洗乾淨。然後加入適量吡咯單體溶液和氧化劑FeCl3溶液，室溫下通過化學聚合形成聚吡咯(PPy)並沉積附著於模板納米纖維膜上，形成聚吡咯納米纖維膜。衝洗乾淨後放入乾燥箱乾燥；所述模板材料為聚氧乙烯、聚苯胺、聚醯胺或聚苯乙烯。所述吡咯單體與所述氧化劑FeCl3溶液的摩爾質量比為1:2。
[0016](2)聚吡咯納米纖維膜的活化:將步驟(I)中製備的聚吡咯納米纖維膜置於溶液中浸潤並衝洗，使其活化；所述溶液為水、甲醇、乙醇、硝酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和乙酸乙酯溶液中的至少一種，優選乙醇。
[0017](3)聚吡咯納米纖維膜的主動或被動吸附:將步驟(2)中活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於膳食樣品消解液、生物樣品及其處理液中，或使膳食樣品消解液、生物樣品及其處理液流過聚聚吡咯納米纖維膜；所述生物樣品及其處理液為頭髮、指甲、血液、唾液或尿液在120?180°C下的微波消解溶液；膳食樣品為穀類、蔬菜、水果、禽肉等在120?180°C下的微波消解溶液。
[0018](4)聚吡咯納米纖維膜的清洗:利用步驟(2)中所述的溶液浸泡、衝洗或者流過步驟(3)中已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜；所述溶液為水、甲醇、乙醇、硝酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和乙酸乙酯溶液中的至少一種。
[0019](5)將步驟(4)中得到的聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測。也就是採用砷鈰催化分光光度法進行碘含量檢測，將清洗後的纖維膜放入IOml的試管中，依次加入2mL水和1.5mL亞砷酸溶液，混勻，25°C恆溫水浴箱中溫浴15分鐘，準確加入0.5mL硫酸鈰銨溶液。反應15分鐘時，於405nm波長處，用Icm比色杯，以水作參比，測定吸光度值。
[0020]本發明公開的高效分離富集及檢測樣品中碘的方法與現有技術相比所具有的積極效果在於:
(I)本發明以聚吡咯納米纖維膜為吸附劑，可高效、快速分離富集生物樣品中的碘，從而達到去除幹擾物、濃縮碘以及直接進行碘測定的作用。
[0021](2)本發明具有操作方便，集分離、富集以及檢測於一體等優點。
[0022]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為模板納米纖維膜的SEM圖；
圖2為聚吡咯納米纖維膜的SEM圖。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。其中用到的聚吡咯納米纖維膜有市售(也可以參考實施例1的方法製備)，其他所用到的試劑均有市售。
[0024]實施例1
取Ig聚醯胺，置於50mL容量瓶中，加入IOmL甲酸，攪拌至溶解。將上述溶液用靜電紡絲法製備成聚醯胺納米纖維膜模板(詳細的靜電紡絲法製備方法參見Qian Xu, et al.MicrochimActa (2010) 168:267 - 275)。
[0025]將模板聚醯胺納米纖維膜剪成大小適中置於器皿中，加入50%乙醇浸泡，衝洗乾淨。然後加入適量吡咯單體溶液和氧化劑FeCl3溶液(摩爾質量比為1:2)，室溫下通過化學聚合形成聚吡咯(PPy)並沉積附著於模板納米纖維膜上，形成聚吡咯納米纖維膜。採用掃描電鏡進行形貌觀察，如圖1和2所示，模板纖維的直徑約為300nm，而吡咯主要在模板纖維的表面進行原位聚合形成聚吡咯，有明顯的聚吡咯簇。
[0026]實施例2
基於聚吡咯納米纖維膜高效分離富集以及檢測樣品中碘的方法:
(I)聚吡咯納米纖維膜的製備:將模板材料(聚苯乙烯)溶解在溶劑(四氫呋喃)中，形成靜電紡絲溶液，利用靜電紡絲技術將所述溶液紡製成模板納米纖維膜，將模板納米纖維膜剪成大小適中置於器皿中，加入清洗溶液浸泡，衝洗乾淨。然後加入適量吡咯單體溶液和氧化劑FeCl3溶液，室溫下通過化學聚合形成聚吡咯(PPy)並沉積附著於模板納米纖維膜上，形成聚吡咯納米纖維膜。衝洗乾淨後放入乾燥箱乾燥；所述吡咯單體與所述氧化劑？^13溶液的摩爾質量比為1:2。
[0027](2)聚吡咯納米纖維膜的活化:將步驟(1)中製備的聚吡咯納米纖維膜置於75%乙醇溶液中浸潤並衝洗，使其活化。
[0028](3)聚吡咯納米纖維膜的主動吸附:將步驟(2)中活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於穀類樣品(大豆)消解液中(在120°C下的微波消解溶液)，消解液:聚吡咯納米纖維膜的重量份數比為50:1;
(4)聚吡咯納米纖維膜的清洗:利用步驟(2)中所述的乙醇溶液浸泡、衝洗或者流過步驟(3)中已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜；
(5)將步驟(4)中得到的聚吡咯納米纖維膜採用砷鈰催化分光光度法直接進行碘含量檢測，結果加標回收率約為86%。 [0029]實施例3
採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法:
(1)聚吡咯納米纖維膜的活化:將聚吡咯納米纖維膜置於溶液中浸潤並衝洗，使其活
化；
(2)聚吡咯納米纖維膜的吸附:將活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於混合溶液中吸附，吸附的時間為30min ;所述的混合溶液指的是:膳食樣品消解液(大米)；所述的混合溶液:聚吡咯納米纖維膜的重量份數比為50:1 ;所述的聚吡咯納米纖維膜的吸附包括:主動吸附或被動吸附。
[0030](3)聚吡咯納米纖維膜的清洗:利用步驟(1)所述的溶液(50%乙醇)。處理已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜；所述聚吡咯納米纖維膜的清洗指的是；溶液浸泡、衝洗或者流過已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜。
[0031](4)將步驟(3)中得到的吸附碘聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測。
[0032]實施例4
採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法:
(1)聚吡咯納米纖維膜的活化:將聚吡咯納米纖維膜置於溶液中浸潤並衝洗，使其活
化；
(2)聚吡咯納米纖維膜的吸附:將活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於混合溶液中吸附，吸附的時間為30min ;所述的混合溶液指的是:頭髮在160°C下的微波消解溶液；所述的混合溶液:聚吡咯納米纖維膜的重量份數比為50:2 ;所述的聚吡咯納米纖維膜的吸附包括:主動吸附或被動吸附。
[0033](3)聚吡咯納米纖維膜的清洗:利用步驟(1)所述的溶液(75%乙醇)。處理已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜；所述聚吡咯納米纖維膜的清洗指的是；溶液浸泡、衝洗或者流過已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜。
[0034](4)將步驟(3)中得到的吸附碘聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測。
[0035]實施例5對比試驗
聚苯乙烯納米纖維目前在樣品前處理領域中使用最廣，對許多化學物質都有較好的吸附性能。在碘的吸附試驗中發現，這種常規的納米纖維膜韌性弱，操作中容易破碎，對碘的吸附效率也很低，幾乎不吸附。而採用聚苯乙烯納米纖維膜為模板，原位化學聚合得到的聚吡咯納米纖維膜的韌性大大增強，實驗操作中不會破損，而且對碘的吸附效率較高，幾乎100%吸附。兩者相比，聚吡咯納米纖維膜對於碘的吸附在材料穩定性、吸附效率等方面佔據很大優勢。
[0036]實施例6 檢測實例
取Ig聚醯胺，置於50mL容量瓶中，加入1mL甲酸，攪拌至溶解。將上述溶液用靜電紡絲法製備成聚醯胺納米纖維膜模板(具體見參考文獻Qian Xu, et al.Microchim Acta(2010) 168:267 - 275, Tian Tian, et al.Analyst , 2012, 137 , 1846)。
[0037]將模板聚醯胺納米纖維膜剪成大小適中置於器皿中，加入50%乙醇浸泡，衝洗乾淨。然後加入適量吡咯單體溶液和氧化劑FeCl3溶液(摩爾質量比為1:2)，室溫下通過化學聚合形成聚吡咯(PPy)並沉積附著於模板納米纖維膜上，形成聚吡咯納米纖維膜。採用掃描電鏡進行形貌觀察，如圖1和2所示，模板纖維的直徑約為300nm，而吡咯主要在模板纖維的表面進行原位聚合形成聚吡咯，有明顯的聚吡咯簇。
[0038]精確稱取0.5g大米樣品，放入聚四氟乙烯消化罐中，加入2ml HNO3和2ml H2O2進行微波消解。微波消解的功率為800W。3檔溫度和時間分別為120°C 5min、160°C 1min和180°C 5min。將樣品消化液趕酸後，用雙蒸水定容至5ml，待測。
[0039]取1mg製備好的聚醯胺聚吡咯納米纖維膜，用2mL (50%)乙醇活化，5mL水衝洗後放入上述樣品溶液中，振蕩30分鐘，取出用5mL水清洗，取出膜放入試管中採用砷鈰催化分光光度測定方法進行檢測。具體方法如下:
放膜的試管中加入2mL水和1.5mL亞砷酸溶液(0.054mol/L)，混勻，25°C恆溫水浴箱中溫浴15分鐘，準確加入0.5mL硫酸鈰銨溶液(0.015mol/L)。反應15分鐘時，於405nm波長處，用Icm比色杯，以水作參比，測定吸光度值。聚醯胺聚吡咯納米纖維膜對碘的吸附率近100%，如表1所示，纖維膜直接參與砷鈰催化分光光度測定計算出的反應效率為84%左右。
[0040]表1聚吡咯纖維膜吸附測定結果
【權利要求】
1.一種採用聚吡咯納米纖維膜檢測樣品中碘的方法，其特徵在於按如下的步驟進行: (1)聚吡咯納米纖維膜的活化:將聚吡咯納米纖維膜置於溶液中浸潤並衝洗，使其活化； (2)聚吡咯納米纖維膜的吸附:將活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於混合溶液中吸附，吸附的時間為5- 30min ;或使混合溶液流過聚吡咯納米纖維膜，過膜吸附的時間約為5min ;所述的混合溶液指的是:膳食樣品消解液或生物樣品及其處理液；所述的混合溶液:聚吡咯納米纖維膜的重量份數比為50:1-2 ； (3)聚吡咯納米纖維膜的清洗:利用步驟(1)所述的溶液處理已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜； (4)將步驟(3)中得到的吸附碘的聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測。
2.權利要求1所述的檢測方法，其中步驟(2)中所述的聚吡咯納米纖維膜的吸附包括:主動吸附或被動吸附。
3.權利要求2所述的檢測方法，其中主動吸附指的是將活化後的聚吡咯納米纖維膜浸泡於混合溶液中進行吸附，吸附的時間為10-30min ;被動吸附指的是採用玻璃注射器吸取一定量的混合溶液，將注射器與纖維膜裝置緊密連接，用注射器將液體壓入裝置，使混合溶液緩慢逐滴流過聚吡咯納米纖維膜，過膜吸附的時間約為5-8min。
4.權利要求1所述的檢測方法，其中步驟(3)中所述聚吡咯納米纖維膜的清洗指的是；溶液浸泡、衝洗或者流過已吸附碘的聚吡咯納米纖維膜。
5.權利要求1所述的檢測方法，其中步驟(1)和步驟(3)中所述溶液為水、甲醇、乙醇、硝酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和乙酸乙酯溶液中的至少一種。
6.權利要求1所述的檢測方法，其中步驟(4)中，聚吡咯納米纖維膜直接進行碘含量檢測的方法指的是:將清洗後的纖維膜放入IOml的試管中，依次加入2mL水和1.5mL亞砷酸溶液，濃度為0.054mol/L,混勻，25°C恆溫水浴箱中溫浴15分鐘，準確加入0.5mL硫酸鈰銨溶液濃度為0.015mol/L,反應15分鐘時，於405nm波長處，用Icm比色杯，以水作參比，測定吸光度值。
【文檔編號】G01N1/34GK104020167SQ201410274002
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】陳利琴, 沈鈞, 張萬起 申請人:天津醫科大學