[發(fā)明專利]一種尿素濃度快速檢測方法及檢測傳感器和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110694195.4
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113433087A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衣馨瑤;原園;童柳娟;胡盛強(qiáng);王建秀
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

本發(fā)明公開了一種尿素濃度快速檢測方法及其應(yīng)用，該方法利用脲酶?納米金復(fù)合材料在尿素的存在下，采用790?820nm的紅外激光的照射，使溶液升溫加速脲酶催化尿素分解成氨氣和二氧化碳，通過便攜式氣壓計(jì)讀取壓力值。通過測量一系列已知濃度的尿素溶液，獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線對照圖，然后用同樣的方法檢測未知濃度的樣本溶液，讀取壓力值并與標(biāo)準(zhǔn)曲線對照圖進(jìn)行對比，得到待檢測溶液中尿素的濃度，實(shí)現(xiàn)對尿素濃度的快速檢測。該方法尤其適用于對人的體液中尿素濃度的即時(shí)檢測，具有方便、快捷、選擇性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種尿素濃度的檢測方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

尿素在自然界中分布廣泛，其分析在臨床、食品及農(nóng)業(yè)化學(xué)中都具有重要意義。尿液中尿素的濃度可以用于評估人的營養(yǎng)狀況，如低蛋白質(zhì)攝入和食物缺乏。此外，它是評估尿毒癥毒素水平的重要標(biāo)志。尿素同時(shí)也作為肥料進(jìn)入環(huán)境，分解成有毒的氨，從而污染環(huán)境。血清中尿素的正常水平為15-40mg/dL(2.5-7.5mM/L)，在患有腎功能不全的患者中，血清尿素濃度在180-480mg/dL(30-90mM/L)之間變化。尿素的準(zhǔn)確檢測在臨床診斷、乳品工業(yè)、化肥廠和環(huán)境監(jiān)測中至關(guān)重要。傳統(tǒng)的尿素檢測的方法主要有氣相色譜法，量熱法和熒光分析法。這些方法雖然可靠，但都需要高成本、龐大的儀器和復(fù)雜的操作，不適合現(xiàn)場監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的通過色譜法、紫外分光光度法等檢測尿素時(shí)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、適合現(xiàn)場監(jiān)測、快速、使用便捷的尿素濃度快速檢測方法及其應(yīng)用

作為本發(fā)明的一個目的提出了一種尿素濃度的快速檢測方法，包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)備脲酶-納米金復(fù)合材料、不同濃度的尿素溶液、790-820nm的紅外激光、氣壓計(jì)；

(2)將一種濃度的尿素溶液加入到步驟(1)準(zhǔn)備的脲酶-納米金復(fù)合材料中，成為混合液；

(3)用步驟(1)所述紅外激光照射步驟(2)所述混合液，利用該混合液中納米顆粒的光熱性能將光能轉(zhuǎn)化為熱能，使溶液升溫，加速脲酶催化尿素分解為二氧化碳和氨氣，并用氣壓計(jì)測出其氣壓值；

(4)記錄步驟(3)的氣壓值；

(5)分別用不同濃度的尿素溶液重復(fù)步驟(2)到步驟(4)，得到不同的氣壓值；

(6)根據(jù)所述步驟(5)中得到的不同氣壓值分別對應(yīng)的不同濃度的尿素溶液繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線對照圖；

(7)將待檢未知濃度的樣本溶液加入到步驟(1)準(zhǔn)備的脲酶-納米金復(fù)合材料中，重復(fù)步驟(3)和步驟(4)，得到一氣壓值，用該氣壓值與步驟(6)所述的標(biāo)準(zhǔn)曲線對照圖進(jìn)行對照得知所述待檢溶液的尿素濃度。

制成所述脲酶-納米金復(fù)合材料包括如下步驟：

(1.1)分別取640μL且溶液濃度為100mM的對苯二酚溶液、40μL且溶液濃度為60mM的硝酸銀溶液、40μL且溶液濃度為25mM的氯金酸溶液依次加入到18ml且溶液濃度為90mM的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，震蕩使溶液顏色由無色變化為藍(lán)色至淺紅磚色，加入200μL濃氨水，去除氯化銀模板，得到球形中空多孔納米金。

(1.2)將步驟(1.1)中的球形中空多孔納米金與脲酶溶液混合，所述球形中空多孔納米金濃度為0.05-0.10mg/mL，所述脲酶溶液濃度為0.10-0.20mg/mL，球形中空多孔納米金與脲酶溶液以體積比為(1～2):(3～4)組裝，使脲酶吸附于球形中空多孔納米金，隨后離心分離得到脲酶-納米金復(fù)合材料，脲酶-納米金復(fù)合材料中球形中空多孔納米金粒徑為100-130nm。

作為優(yōu)選步驟(1.2)脲酶溶液濃度為0.15mg/ml，脲酶-納米金復(fù)合材料中球形中空多孔納米金粒徑為105nm，濃度為0.07mg/mL，球形中空多孔納米金與脲酶溶液以體積比為1:3組裝。