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解析量热分析化学放大技术及方法

  2020-01-04    316  上传者:管理员

摘要:文章通过提高选择性等多个角度,在富集等方面分析了量热分析化学放大方法及技术。待测物浓度的提升,实现反应焓变的提升,进而实现富集。热焓放大的实现级联反应实现的。化学放大方法是放大热焓的有效方法,也能对热分析系统进行合理改善,从而提高现场量热分析的效果。

  • 关键词:
  • 化学放大
  • 富集
  • 级联反应
  • 质子化反应
  • 量热分析
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量热分析化学放大方法是对反应热动力学进行研究并进行实际检测应用的主要方法,由于其良好的通用性,且在应用中不受光学等的干扰,能够满足相关人员的实际试样要求。因此对量热分析化学放大方法及技术进行分析具有重要意义。


1、富集


在分析预处理过程中,富集是十分关键的步骤,也是有效降低干扰与提高分析精准度的有效方法,目前在在实现富集时,需要人工操作实现,这样就会消耗大量时间,也无法实现检测的准确性,也使得在传递过程中误差增大[1]。流动注射技术,具有在线分离富集功能,能够有效弥补人工操作的不足,也能有效提高精准度。但在应用中,还需要对洗脱液进行合理应用,并要对富集等步骤进行独立处理。但流程等较为复杂,且极易受到干扰。固相光度法在应用中,能够适用于不同的检测与分析,并且在富集等一体化中,在固体基质表面进行分析检测活动。在紫外等光度方法中,固相载体的选择范围受到影响,也降低对固相光度法的有效应用。集成富集的量热分析方法,在富集、检测一体化量热式生物传感器中,对传统的洗脱过程进行合理省略,从而实现一体化工作,并且在应用中较为简单,且消耗量较少,也能够实现自动化操作。在对重金属污染测试过程中,富集载体能够填充到反应室等中,样液的重金属首先进行富集,并通入脲酶实现抑制作用,并在富集载体进行酶反应。


2、缓冲液放大


在化学放大方法中缓冲液放大方法是应用较为普遍,也较为简单的方法,在应用中实现热焓放大,是通过缓冲溶液的质子化反应焓变完成的。假设存在X→Y+nH+;ΔHX,Y反应,在反应过程中有n个质子释放出,释放出的质子就会被共轭碱捕捉,从而完成结合,并在此过程中质子出现焓变。焓变反应为:ΔHTotal=ΔHr+ΔHXY。

因此在反应过程中即使反应焓变很小,一旦质子被缓冲液所捕获,就会出现热量,并在焓变与质子的反应过程中实现良好的焓变反应。Tris缓冲液在α-糜蛋白酶水解ATEE的反应过程中进行应用,在质子的放大过程中,焓变会增加,这时热信号的测量就会变简单。但是,在质子反应过程中,当缓冲液使用在高质子焓变中,有可能产生反作用[2]。

因此学者就对质子化学反应、焓变多功能进行探究,并设定基础为反应设计。在不同的缓冲液应用到不同的体系中,并且在质子化学反应机理下,能够应用到量热分析中。在对有机磷等农药进行检测过程中,胆碱酯酶反应水解热较低,一般会使用磷酸盐缓冲液进行热放大。


3、非水溶液体系


在生物都跟技术领域中,非水媒介反应得到广泛应用,目前,在对量热分析中会涉及到有机与非有机溶液。一般对非水媒介的应用都是在胆固醇等测量分析中[3]。通过研究发现,在热熔降低的情况下,水溶液体系的灵敏度低于非水溶液体系,适量的有机溶剂在缓冲液水溶液中,能够实现热信号的快速增长。量热分析中,在溶剂的作用下,非水溶液体系等化学焓变会受到水的存在状态影响。


4、级联反应放大


在化学放大中级联反应放大是十分直接有效的方法,能够有效提高信号强度,也能对信噪比进行有效增加。自上世纪50年代初,国外学者在对碘化物进行放大时,是通过氯水氧化实现的,并且得到原来6倍的量,后来人们在研究中,氯水被替换为次氯酸盐,进而利用次氯酸盐进行方大。在酶的组合利用下,能够在连续反应下,对焓变进行有效提高,原来的产物也在此过程中得到连续的催化,从而实现焓变的总和。同时,还有一种级联反应放大是底物的循环再利用,并通过副酶柱的预置实现的,这样就能对灵敏度进行提高,能达到原来的上千倍。国外学者在该方法的应用下,对酮酸和乳酸进行测定。在反应过程中,当乳酸被乳酸脱氢酶脱氢乳化,就会形成过丙酮酸,在这样的循环过程中就会当大,也在此过程中反应焓变被放大。在农药或者一些重金属污染中,存在于环境中的浓度不高,但其形式十分多,当在现场进行试样分析中,就要以极快、极灵敏的速度进行检测,在检测中就可以利用酶级联反应实现。国外学者对热敏电阻进行优化,并在里面增加酶柱,农药能够抑制AChE,进而减少胆碱的产量。通过深入研究,对量热分析化学放大方法进行优化,得到廉价的应用方案,并将酯酶进行替换,替换的物质为动植物提取,这样就能对农药进行抑制。通过此方案,反应的热量能够有效增加,从而增加热分析的灵敏度与整体性能,提高热分析的有效应用。


5、结语


化学放大方法和技术是量热分析方法的有效突破,在量热分析中,通过富集、缓冲液放大、非水溶液体系、级联反应等方法,对量热分析的选择性、灵敏性能进行有效提高,从而提高其分析性能。尤其是现场检测一些残留量不多,且种类繁多的重金属污染,量热分析系统方法有极大的优越性。化学放大技术的发展使量热分析方法应用前景更加光明。


参考文献:

[1]刘宇飞,薛金涛,闫慧娟,等.基于核酸外切酶Ⅲ诱导的双重信号放大与MoS2纳米片荧光碎灭性质的核酸检测方法[J].分析化学,2017,45(3):303-308.

[2]姜晖,王雪梅.基于金属纳米簇的电化学发光分析应用研究进展[J].分析化学,2017,45(12):1776-1785.


韩长进.量热分析化学放大方法及技术[J].化工管理,2019(26):33.

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