CN104142355A - 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法 - Google Patents
一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104142355A CN104142355A CN201410193198.XA CN201410193198A CN104142355A CN 104142355 A CN104142355 A CN 104142355A CN 201410193198 A CN201410193198 A CN 201410193198A CN 104142355 A CN104142355 A CN 104142355A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- preparation
- particle
- magnetic nano
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+的核磁共振传感器及其制备方法。该传感器为一种含有对Cd2+离子具有特异性识别作用的受体单元的磁性纳米粒子,具有水溶性、超顺磁性、粒径分布均匀约为10~20nm,制备方法是高温热解制备磁性纳米粒子;通过氯乙酰儿茶酚、叠氮钠和丙炔酸乙酯得到受体单元,通过氧的配位作用与纳米粒子连接,得到目标纳米粒子,这种纳米粒子可以用于制备Cd2+离子的核磁共振传感器。本发明的制备方法简单安全,原材料经济,易得,工艺可控性强;为纳米磁共振造影剂材料的应用提供了一种新的前景—纳米磁共振传感器,丰富了纳米材料的研究领域。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振传感领域,具体为一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+的核磁共振传感器及其制备方法。
背景技术
传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能够接收信号,并能传输信号,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器可以分为三类,即①物理传感器,用来测量距离、质量、温度、压力等;②化学传感器,用化学或物理响应测定化学物质;③生物传感器,通常应用某种生物敏感基元来检测化学物质。所有这些装置必需与某种传感装置相联接,这样才可能检测到所发生的响应。组成部件主要包括:分析质、识别单元、传导器、测量装置。
核磁共振是利用核自旋产生磁矩,将样品放入外加的强度磁场中,核自旋本身的磁场,在外加磁场下重排,大多数核自旋会处于低能状态。我另外施加电磁场来干涉低能态的核自旋转向高能态,再回到平衡态便会释放出射频,这就是NMR讯号。利用这样的过程,我们可以进行分子科学的研究,如分子结构,动态等。MR是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原 子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激发后产生信号,用探测器检测并输入计算机,经过处理转换在屏幕上显示图像。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接做出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射,对机体没有不良影响。具有磁性核的造影剂通过改变局部或整体T1、T2弛豫时间来达到提高信号差异,从而实现造影增强功能。对这些造影剂修饰通过修饰靶向因子,或特定的识别单元,产生核磁共振传感器(MR Sensor)。
目前核磁共振传感器已经广泛应用与生活的各各方面,比如:重金属粒子检测(Hg2+、Zn2+)、病毒检测、蛋白质、小分子、细菌等。核磁共振传感器主要依靠表面功能化的造影剂本身在不同状态(单体和聚合态)下的的磁学性质改变,引起周围水分子或质子的弛豫时间发生改变,从而达到检测的目的。同时核磁共振传感器作为一种新的、方便、简单的检测方法、其在不同模式下的检测原理、如何更加广泛的应用还需进一步的探索和研究。
镉来源于化石燃料的燃烧包括煤和石油,以及城市垃圾的焚烧处理;镉也可能来源于锌、铅或铜的冶炼工厂。对于非吸烟者,食物是镉的最大来源,这些食物主要来源于使用过磷酸盐肥料及被废水污染过的土地。而对于吸烟者他们体内镉的含量是非吸烟者的两倍。镉的急性影响(短期的)通过暴露吸入主要影响肺癌、毛细支气管炎、和肺气肿等肺刺激。慢性的(长期的)吸入或口腔接触镉,使得镉在肾脏的累积并导致肾脏疾病,并 同时影响肝、肺、骨、免疫***、血液和神经***。在动物中,镉被证实是一种影响发育的毒物,可以导致胎儿畸形、干扰胎儿的新陈代谢和神经发育受损,虽然目前还没有确凿的证据在人类中。动物研究表明,暴露在含镉的环境中,肺癌的发生几率会大大增加。
基于生物相容性好的磁性纳米材料,修饰特异性识别的受体单元,配体相互作用,促使磁性纳米材料发生状态的改变,记录横向驰豫时间的改变实现其高效检测。鉴于镉离子的危害,开发出一种快速灵敏的检测方法,既扩大了磁性纳米材料的应用范围,又有一定的社会意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+的核磁共振传感器及其制备方法,以期将其应用于Cd2+离子的检测。
本发明的技术方案为:
基于磁性纳米粒子检Cd2+离子的核磁共振传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)特异性受体单元的制备:氯乙酰儿茶酚和叠氮钠反应制备被取代的乙酰儿茶酚;被取代的氯乙酰儿茶酚与丙炔酸乙酯在水中反应过夜,经过柱色谱分离提纯,得到特异性受体识别单元;
(2)含有特异性受体单元的磁性纳米粒子的制备:将(1)所得物质与磁性纳米粒子溶于有机溶剂,均匀反应过夜。
步骤(2)中磁性纳米粒子为已知的锰、锌掺杂的Fe3O4纳米粒子。所述有机溶剂为吡啶。
上述方法制备的基于磁性纳米粒子检Cd2+离子的核磁共振传感器,其为一种含有特异性受体单元的磁性纳米粒子,具有水溶性,粒径大小约为10~20nm。
通过特异性受体单元对Cd2+离子的识别能力,进行Cd2+离子的靶向实验,诱导磁性纳米粒子进行自组装。在此过程中,磁性纳米粒子的自组装会改变周围水质子的弛豫率,这种改变可以被核磁共振仪检测下来,从而实现对Cd2+离子的检测。
本发明的制备方法简单安全,原材料经济,易得,工艺可控性强。
本发明为纳米磁共振造影剂材料的应用提供了一种新的前景—纳米磁共振传感器,丰富了纳米材料的研究领域。
附图说明
图1为实施例1的特异性受体单元的质谱图。
图2为实施例1的含有特异性受体单元的磁性纳米粒子的红外谱图。
图3为实施例1的含有特异性受体单元的纳米粒子的DLS。
图4为实施例2中含有特异性受体单元的磁性纳米粒子在加入300nMCd2+的DLS。
图5为实施例2中含有特异性受体单元的磁性纳米粒子在0、10、20、30、40、50、60、……300nM的Cd2+离子的溶液中ΔT2值的变化率。
图6为实施例3中含有特异性受体单元的磁性纳米粒子在300nM不同金属粒子溶液中ΔT2值的变化。
具体实施方式
下面结合实例,对本发明做进一步说明
实施例1:
(1)特异性受体单元的合成:
用分析天平称取1.0g的氯乙酰儿茶酚,250mg的叠氮钠,于三口烧瓶中,加入15mL的DMSO。在室温下反应2h,加入50mL的冰水,用***萃取三次。有机相用水洗并用Na2CO3干燥。有机相经过减压蒸馏得到粉末状样品;用分析天平称取380mg合成的样品溶解在15mLH2O和叔丁醇的混合液中,混合均匀,加入100μL的丙炔酸乙酯,在常温下搅拌过夜,反应结束后,浓缩过滤,得到黑色固体。
(2)基于磁性纳米粒子的检测Cd2+的核磁共振传感器的制备:
分析天平称取40~80mg受体单元,溶于5mL吡啶中,混合均匀,加入10~25mg纳米粒子,摇床过夜,离心,分散到水中。
实施例2:
在含有6.07mM Fe的修饰有特异性受体单元的纳米粒子的溶液中加入Cd2+离子,使Cd2+离子的浓度分别为0、10、20、30、40、50、60、……300nM,检测由不同的Cd2+离子的浓度引起的△T2值的变化率;结果如图5所示。随着三聚氰胺浓度的增加,△T2值逐渐变大,当Cd2+离子的浓度为300nM时,△T2的变化率约为1。Cd2+离子的最低检测限约为3.8nM。
实施例3:
在含有6.07mM Fe的修饰有特异性受体单元的纳米粒子的溶液中加入300nM不同的金属离子,比较由具有相似结构的物质所引起的△T2值的变化,检测该磁共振造影剂传感器材料对Cd2+离子的选择性。结果如图6。
Claims (4)
1.基于磁性纳米粒子检Cd2+离子的核磁共振传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)特异性受体单元的制备:氯乙酰儿茶酚和叠氮钠反应制备被取代的乙酰儿茶酚;被取代的氯乙酰儿茶酚与丙炔酸乙酯在水中反应过夜,经过柱色谱分离提纯,得到特异性受体识别单元;
(2)含有特异性受体单元的磁性纳米粒子的制备:将(1)所得物质与磁性纳米粒子溶于有机溶剂,发生配体交换反应。
2.根据权利要求1所述的基于磁性纳米粒子检Cd2+离子的核磁共振传感器的制备方法,其特征在于,步骤(2)中磁性纳米粒子为锰、锌掺杂的Fe3O4纳米粒子,所述有机溶剂为吡啶。
3.一种基于磁性纳米粒子Cd2+离子的核磁共振传感器,其特征在于,根据权利要求1-2任意一项所述方法制备。
4.根据权利要求4所述的基于磁性纳米粒子检Cd2+离子的核磁共振传感器,其特征在于,其为一种含有特异性受体单元的磁性纳米粒子,具有水溶性,粒径大小约为10~20nm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410193198.XA CN104142355B (zh) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410193198.XA CN104142355B (zh) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104142355A true CN104142355A (zh) | 2014-11-12 |
CN104142355B CN104142355B (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=51851590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410193198.XA Expired - Fee Related CN104142355B (zh) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104142355B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104535601A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 上海师范大学 | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+的双模式传感器及其制备方法 |
CN105136834A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-09 | 上海师范大学 | 3,4-二羟基苯基丙酸修饰的Fe/Fe3O4纳米粒子及其制备方法和应用 |
CN106033066A (zh) * | 2015-03-11 | 2016-10-19 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种核磁共振快速检测金属离子与小分子化合物的方法 |
CN107991336A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 南京林业大学 | 一种基于磁传感的快速同时检测、分离水中Pb2+和Cu2+的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5087440A (en) * | 1989-07-31 | 1992-02-11 | Salutar, Inc. | Heterocyclic derivatives of DTPA used for magnetic resonance imaging |
CN101283276A (zh) * | 2005-09-08 | 2008-10-08 | 比特里斯株式会社 | 具有荧光性的磁性纳米颗粒及其制备方法和应用 |
CN101555296A (zh) * | 2009-05-22 | 2009-10-14 | 南开大学 | 一种用于镉离子检测的荧光离子探针试剂及其制备方法 |
CN103506065A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-15 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种壳-核结构磁性重金属吸附剂及其制备方法 |
CN103611498A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-05 | 南通大学 | 一种吸附水中多种重金属的新型吸附剂及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1718073A1 (ru) * | 1989-03-09 | 1992-03-07 | Институт химии им.В.И.Никитина | Способ определени меди |
-
2014
- 2014-05-08 CN CN201410193198.XA patent/CN104142355B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5087440A (en) * | 1989-07-31 | 1992-02-11 | Salutar, Inc. | Heterocyclic derivatives of DTPA used for magnetic resonance imaging |
CN101283276A (zh) * | 2005-09-08 | 2008-10-08 | 比特里斯株式会社 | 具有荧光性的磁性纳米颗粒及其制备方法和应用 |
CN101555296A (zh) * | 2009-05-22 | 2009-10-14 | 南开大学 | 一种用于镉离子检测的荧光离子探针试剂及其制备方法 |
CN103506065A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-15 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种壳-核结构磁性重金属吸附剂及其制备方法 |
CN103611498A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-05 | 南通大学 | 一种吸附水中多种重金属的新型吸附剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
HONG YANG ET AL: "A magnetic resonance imaging nanosensor for Hg (II) based on thymidine-functionalized supermagnetic iron oxide nanoparticles", 《 SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》, 29 October 2011 (2011-10-29), pages 429 - 433, XP028447749, DOI: doi:10.1016/j.snb.2011.10.055 * |
NAWAL TASSALI ET AL: "Smart detection of toxic metal ions, Pb2+ and Cd2+, using a 129Xe NMR-based sensor", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》, 16 February 2014 (2014-02-16), pages 1783 - 1788 * |
刘功良 等: "镉螯合物特异性单克隆抗体的制备与鉴定", 《华南理工大学学报(自然科学版)》, vol. 36, no. 12, 31 December 2008 (2008-12-31), pages 133 - 137 * |
刘婧靖 等: "无线磁弹性免疫传感法测定水中痕量镉", 《应用化学》, vol. 30, no. 7, 31 July 2013 (2013-07-31), pages 821 - 825 * |
杨东瑞 等: "基于喹啉和***环的开链冠醚对金属离子的选择传感", 《高等学校化学学报》, vol. 32, no. 9, 30 September 2011 (2011-09-30), pages 2169 - 2174 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104535601A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 上海师范大学 | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+的双模式传感器及其制备方法 |
CN104535601B (zh) * | 2014-12-19 | 2017-01-11 | 上海师范大学 | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+的双模式传感器及其制备方法 |
CN106033066A (zh) * | 2015-03-11 | 2016-10-19 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种核磁共振快速检测金属离子与小分子化合物的方法 |
CN105136834A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-09 | 上海师范大学 | 3,4-二羟基苯基丙酸修饰的Fe/Fe3O4纳米粒子及其制备方法和应用 |
CN107991336A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 南京林业大学 | 一种基于磁传感的快速同时检测、分离水中Pb2+和Cu2+的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104142355B (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sun et al. | Non-intrusive measurement and hydrodynamics characterization of gas–solid fluidized beds: a review | |
CN104964942B (zh) | 一种可视化快速检测水环境中痕量铀酰离子的方法 | |
Li et al. | Graphene‐Fe3O4 as a magnetic solid‐phase extraction sorbent coupled to capillary electrophoresis for the determination of sulfonamides in milk | |
CN104142355A (zh) | 一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法 | |
Dass et al. | Fast 2D NMR spectroscopy for in vivo monitoring of bacterial metabolism in complex mixtures | |
Tang et al. | Biological matrix-derived carbon quantum dots: Highly selective detection of tetracyclines | |
Zhang et al. | Microwave‐assisted preparation of poly (ionic liquids)‐modified magnetic nanoparticles for pesticide extraction | |
CN108267773A (zh) | 一种微沉淀法制备钋的α测量源的方法 | |
Dugheri et al. | High-throughput analysis of selected urinary hydroxy polycyclic aromatic hydrocarbons by an innovative automated solid-phase microextraction | |
CN103257133B (zh) | 检测汞离子探针的制备方法及其用途 | |
CN103920168A (zh) | 基于磁性纳米粒子检测三聚氰胺的核磁共振传感器及其制备方法和应用 | |
Li et al. | Ultrasensitive determination of natural flavonoid rutin using an electrochemical sensor based on metal-organic framework CAU− 1/acidified carbon nanotubes composites | |
Duan et al. | The preparation of Fe3O4/molecular-imprinted nanocomposite and the application on the recognition and separation of glyphosate | |
Kwaśniewska et al. | Magnetic molecular imprinted polymers as a tool for isolation and purification of biological samples | |
Wang et al. | Dual-mode detection of fluorine-containing pesticides (bifenthrin, flufenoxuron, diflubenzuron) via ratiometric fluorescence and the Tyndall Effect of fluorescent organic nanoparticles | |
Barros et al. | An electroanalytical solution for the determination of Pb2+ in progressive hair dyes using the cork–graphite sensor | |
Meng et al. | Single Particle Inductively Coupled Plasma Time-of-Flight Mass Spectrometry—A Powerful Tool for the Analysis of Nanoparticles in the Environment | |
Kim et al. | In Vitro and In Vivo Human Body Odor Analysis Method Using GO: PANI/ZNRs/ZIF− 8 Adsorbent Followed by GC/MS | |
Zonta et al. | Overview of gas sensors focusing on chemoresistive ones for cancer detection | |
Mpupa et al. | Exploration of a molecularly imprinted polymer (MIPs) as an adsorbent for the enrichment of trenbolone in water | |
Zhang et al. | A novel method for the detection of chlorpyrifos by combining quantum dot-labeled molecularly imprinted polymer with flow cytometry | |
Zhang et al. | Review on the use of magnetic nanoparticles in the detection of environmental pollutants | |
Becker et al. | On-Line gaseous formaldehyde detection based on a closed-microfluidic-circuit analysis | |
CN110471098A (zh) | 基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法 | |
Królicka et al. | Preparation, characterization, and activation of natural glassy carbon paste electrodes as new sensors for determining the total antioxidant capacity of plant extracts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160706 Termination date: 20200508 |