基于二氧化锰纳米片-纳米金共振光散射法测定碱性磷酸酶

背景介绍碱性磷酸酶（Alkalinephosphatase，ALP）可催化磷酸酯基团的水解反应，广泛存在于人体的骨骼、肝脏和肾脏等组织中，血清中ALP异常可提示与肝炎、骨病和糖尿病等多种疾病相关，对ALP的灵敏检测对于临床诊断具有重要的研究意义。已开发的分光光度法、电化学法、化学发光法和表面增强拉曼散射法等多种检测ALP活性的方法，分别具有各自的优点，但也存在磷酸基见光易发生水解导致出现假性结果；易受背景信号的影响，可重复性较低，难以用于复杂样品的分析；稳定性欠佳；仪器价格较为昂贵等不足。共振光散射法灵敏、操作简单，具有快速、选择性好及分析成本低廉等优点。金纳米颗粒之间距离的变化会使其等离子体共振效应发生改变。二氧化锰纳米片呈现出优异的吸附、催化、氧化和电子转移等性能。本文将二氧化锰的吸附和氧化还原特性用于ALP测定，利用纳米金颗粒间距离改变放大检测信号，实现血清中ALP的高灵敏度检测。文章亮点1.依据MnO2纳米片的吸附和氧化还原特性，基于纳米金表面等离子体效应的改变，建立了检测血清碱性磷酸酶（ALP）活性的新方法；2.

ALP浓度在0.25～35mIU/mL范围内与散射光强度的降低值ΔI620nm

呈现对数相关，检出限（3σ）为0.19mIU/mL；3.方法已用于血清碱性磷酸酶的检测，检测结果与临床检验分光光度法呈现良好的相关性。图文介绍1动态光散射图采用改良柠檬酸钠还原法合成的纳米金颗粒平均粒径约为11.7nm，MnO2的平均粒径为208.6nm。2吸收光谱纳米金溶液呈澄清亮红色，在519nm处存在表面等离子体共振吸收(图1)，而MnO2的吸收峰在365nm处。当加入ALP后，MnO2在365nm处的吸收峰逐渐消失，且随ALP浓度的增加，纳米金在519nm处吸收峰的强度逐渐减弱。1.MnO2纳米片；2.MnO2纳米片-纳米金-0mIU/mLALP；3.MnO2纳米片-纳米金-4mIU/mL

ALP；

4.MnO2纳米片-纳米金-10mIU/mL

ALP；5.MnO2纳米片-纳米金-15mIU/mL

ALP；6.

纳米金溶液图1

纳米金-MnO2纳米片-ALP体系吸收光谱图Fig.1

Absorptionspectraofgoldnanoparticles-MnO2

nanosheet-ALP3共振光散射光谱

纳米金溶液在620nm处有一共振光散射峰但光强度较弱。当MnO2纳米片被加至纳米金溶液中，纳米金在MnO2纳米片发生聚集，纳米金在620nm处的共振光散射信号显著增强。当加入ALP后，体系的共振光散射强度随ALP浓度的增加逐渐减弱，如图2所示。曲线由上到下加入的ALP分别为：0、2、4、8、15、20mIU/mL

ALP图2

纳米金颗粒-MnO2纳米片-ALP体系共振光散射光谱Fig.2

Resonancelightscatteringspectraofgoldnanoparticles-MnO2

nanosheet-ALP4实验条件的选择4.1

缓冲溶液的选择实验考察了pH6.47～8.04Na2HPO4-KH2PO4缓冲溶液对体系Δ

I620nm的影响。实验表明，当pH7.73时，体系Δ

I620nm最大(图3)。故选用pH7.73。200µLNa2HPO4-KH2PO4缓冲溶液+80µg/mL

AAP+6.60µg/mL

MnO2+5.80µg/mL

纳米金+10mIU/mL

ALP图3

缓冲溶液pH的选择Fig.3

SelectionofpHforbuffersolution4.2

纳米金溶液用量的影响考察纳米金溶液的用量对体系Δ

I620nm影响

(图4)。实验表明，Δ

I620nm先随纳米金溶液浓度的增加而增大，后趋于稳定。200µLpH7.73Na2HPO4-KH2PO4缓冲溶液+80µg/mL

AAP+6.60µg/mL

MnO2+纳米金+20mIU/mL

ALP图4

纳米金溶液用量对Δ

I620nm的影响Fig.4

Effectof

usageof

goldnanoparticlessolutiononΔ

I620nm4.3

MnO2纳米片用量的影响考察MnO2纳米片用量对体系Δ

I620nm的影响，如图5所示。结果表明，在一定质量浓度范围内，Δ

I620nm随MnO2溶液浓度的增加而增大，后降低。200µLpH7.73Na2HPO4-KH2PO4缓冲溶液+80µg/mL

AAP+MnO2+5.80µg/mL

纳米金+10mIU/mL

ALP图5

MnO2纳米片用量对Δ

I620nm的影响Fig.5

Effectsof

usageofMnO2

nanosheetsonΔ

I620nm5结论通过反应体系的动态光散射粒径分析、吸收光谱和共振光散射光谱分析可知，MnO2纳米片可吸附纳米金颗粒在其表面发生聚集，聚集的纳米金颗粒可产生很强的共振光散射信号。当ALP催化AAP水解生成AA时，AA可将MnO2纳米片还原生成Mn2+，纳米片溶解导致了纳米金聚集程度降低，620nm散射信号的降低值与