基于碘离子增强过氧化物酶样活性的铜离子检测

黄少白 姜翠凤＊ 张 聪 杨孟达

（盐城工学院材料科学与工程学院，江苏 盐城 224051）

0 前言

作为生命体中一种必需的微量元素，铜离子对心脏、大脑抗癌以及造血具有重要作用，在生命活动中扮演着非常重要的角色。1然而，过量的铜离子却会给健康带来危害，比如，会引起肾病、缺血性心脏病，贫血等疾病，而且还会增加内脏负担，带来严重的健康问题。2-3因此，铜离子的检测对于环境、食品安全以及人类健康都具有重要意义。本文基于碘离子能够增强铜离子过氧化物酶样活性的原理，构建了一种检测铜离子的简单方法。

1 实验

1.1 溶液的制备

用CuSO4和去离子水配制不同浓度的铜离子溶液，用KI和去离子水配制不同浓度的碘离子溶液。

1.2 过氧化物酶样活性的表征

过氧化物酶样活性的表征采用TMBH2O2显色体系进行。TMB(3,3',5,5'-四甲基联苯胺)是一种显色底物，在双氧水存在的情况下，具有过氧化物酶样活性的物质能使其由无色变成蓝色，在652nm处出现特征吸收峰。实验中，取不同浓度的硫酸铜溶液，然后加入KI溶液与之反应5min，随后加入TMB和双氧水，3min后，进行紫外可见光谱分析。UV－Visible紫外可见吸收光谱由Shimadzu公司UV－2600紫外可见分光光谱仪测得。

1.3 检测实验

先配制不同浓度的硫酸铜溶液，然后加入KI溶液与之反应，反应5 min后，加入TMB溶液和双氧水，继续充分反应3 min,进行紫外可见光谱分析。

2 结果与讨论

2.1 验证KI能增强Cu2+的活性

将 KI,CuSO4,CuSO4+KI分别与TMB溶液和双氧水体系反应，然后进行紫外可见光谱分析，结果发现（图1），KI加入后，能使 Cu2+-TMB-H2O2体系颜色变得更深，同时，652nm处的吸收峰强度也显著增高。这些结果表明，碘离子能够增强 Cu2+的活性。图 1b表明，Cl-和 Br-对铜离子的过氧化物酶样活性也具有增强作用，但增强效果不如I-。因此，我们选择碘离子来进行下面的实验。

图 1 （a）KI、Cu2+分别与 TMB、双氧水体系反应（b）KI、Cl、KBr与 Cu2+、TMB、双氧水体系反应及其紫外光谱图

2.2 铜离子的检测

基于碘离子能够增强铜离子的过氧化物酶样活性，更少的铜离子即可以使TMB-H2O2体系显色，因此，我们设计了检测铜离子的传感器。将不同浓度的铜离子与碘离子混合反应后，加入TMB-H2O2，对其进行紫外可见吸收光谱分析，结果如图2a所示，随着铜离子浓度的增加，在652nm处的吸收逐渐增强，直到13.6μM,之后，吸收值随铜离子浓度的增高而降低。另外，实验中我们发现，更高浓度的铜离子（>20.3μM）加入后，溶液中会出现黑色沉淀。图2b是在波长为652 nm时，吸收值vs浓度的折线图。可见，随着铜离子浓度的增加，吸收值逐渐增加。当浓度达到 13.6μM时，吸收值最高，之后，随着铜离子浓度的增加，吸收值逐渐降低。在0-1.7μM浓度范围内，铜离子的浓度与其吸收值成良好的线性关系，线性回归方程为y=-0.003+0.032x （R2=0.974）,检测限为0.1μM（S/N=3）。

图2（a）加入不同浓度铜离子的紫外可见吸收光谱（b）吸收值 vs铜离子浓度折线图

2.3 选择性实验

通过以上实验，证明 KI，TMB，双氧水体系用于检测铜离子这一方案可行。但是，不能排除其他和铜离子相似的金属离子的干扰，所以我们进行了选择性实验。我们选择了 Na+，K+，Ca2+，Hg2+，Al3+，Fe3+等常见金属离子，对所设计的传感体系进行测试，结果如图3所示，从图中可以看出，加入铜离子的吸收峰是最高的。其它金属离子虽相较于空白有所增高，但其增高倍数远小于铜离子的增高倍数。说明 KI，TMB，双氧水体系可以用于铜离子检测，不会被其他金属离子干扰。

图3 不同浓度其他金属离子的紫外光谱（左）和吸收值对不同金属离子的柱状图（右）

3 结论

碘离子能够增强铜离子的过氧化物酶样活性，基于此，设计了检测铜离子的检测体系。检测限为0.1μM。其它金属离子不会干扰铜离子的检测。该种检测方法速度快，操作方便，可应用范围广泛。

［1］李敏,孔慧芳,郭志慧.基于铜离子与 DNA相互作用的铜离子检测 [J].高等学校化学学报,2016,37(7):1269-1275.

［2］罗宗乾,张艮,刘芳玲,王荣.含氮碳量子点的电化学制备及其在铜离子检测中的应用[J].化学传感器,2014,30(1):30-36.

［3］张浩琪,梁国熙,吴向阳,潘宏程.荧光金纳米团簇的制备及其在铜离子检测中的应用[J].分析科学学报,2012,28(5):608-612.