痛风是一种常见疾病,由于人体尿酸水平异常产生微晶,从而导致人体关节收到伤害。并且微晶不易溶解在人体血液中,除了减慢身体运动外,它们还可能会引起人体关节剧烈疼痛和肿胀。基于其分子结构和对紫外光辐射的特殊化学特性,可以在紫外波段检测尿酸化合物。因此本文使用紫外-可见光谱仪(UV-Vis spectrometer)测量包含有微晶的人造尿酸的浓度和吸收截面,并与从人体血清中提取的尿酸作对比。将粉末形式的尿酸样品用蒸馏水溶解转化为液体形式,从尿酸原料开始,基于摩尔浓度公式计算将其连续稀释至其他三种浓度。样品仍然含有未完全溶解在蒸馏水中的粗粒或尿酸悬浮颗粒,可以假设为人造微晶,以模仿由痛风病形成的真实微晶。
使用氘光源将光谱仪(UV-VIS Maya 2000 Pro,Ocean Optics)设置为UV波长区域。准备若干塑料比色皿,用于放置尿酸样品。将100mg尿酸粉末溶解在15mL蒸馏水中来制备尿酸原液(1.0mg/ml)。将该混合物在热板上加热至60℃,并用热板上的磁力搅拌器搅拌,之后冷却至20-26˚C。向混合物中加入85mL蒸馏水至100mL,制备尿酸原液。把原液稀释成三种不同的浓度:0.8mg/ml,0.6mg/ml和0.4mg/mL,分别放置于比色皿中。
图1显示了用于检测尿酸的完整实验装置,光谱仪通过USB连接至电脑。光纤从氘光源连接到比色皿支架的内部端口,再从比色皿支架的外部端口连接到光谱仪。在开始实验之前,将氘光源加热20秒左右。调整光谱仪积分时间。
图 1
尿酸的吸收和浓度的计算基于Beer的Lambert Law公式,如公式1.0所示。将透射和入射光强代入该等式,可以利用标准方程并导出方程1.1,计算吸收截面的值。
其中,A为吸光度。ɛ为摩尔吸光系数,与实验样品的化学特性有关的常数。C为尿酸样品浓度。ɭ为路径长度。Io为入射光强度。It为透射光强度。N为分子浓度(cm3)
通过分析尿酸化合物的紫外光吸收度来进行尿酸检测。不同浓度的尿酸在同一波长下具有不同的吸光度值。根据已有研究结果,最大吸收在293.99nm处获得。图2显示了在相同波长下四种浓度的尿酸的初始结果曲线。
图 2不同浓度尿酸吸光度曲线
通过该吸光度曲线可以看出,浓度为1mg/mL的尿酸原液具有最大吸光度,之后依次分别是其他三种浓度:0.8mg/ml,0.6mg/mL和0.4mg/mL。实验成功地证明了光谱仪能够在紫外波段检测出不同浓度的尿酸。图3显示了使用平均方法(三点间隔)产生的新信号,该曲线减少了噪音,更为平滑。
图 3
来自<UV Detection on Artificial Uric Acid Using UV-Vis Spectrometer>