纳米粒子传感器的制备及其在检测三聚氰胺中的应用

发布时间：2019-02-14 12:18

【摘要】：三聚氰胺是具有低毒性的化工原料,三聚氰胺摄入剂量和临床疾病之间存在明显的量效关系。当摄入过量的三聚氰胺可能会导致肾结石,严重的可以导致肾衰竭甚至死亡。本论文提出了基于纳米粒子的磁驰豫开关阵列分析方法和磁、光双模式分析方法来检测三聚氰胺。主要内容包括:(1)纳米粒子的设计与合成;(2)纳米粒子表面特异性受体单元的修饰,实现纳米粒子的功能化;(3)通过检测信号的变化,实现对三聚氰胺的检测。1.核壳结构Fe/Fe_3O_4纳米粒子的合成及其在核磁共振检测三聚氰胺方面的应用我们利用高温热解法合成了大小均一,分散性好的油溶性Fe/Fe_3O_4纳米粒子,同时也合成了特异性受体单元(2,4,6-trioxo-1,3,5-triazin-1-yl)acetic acid(TTAA),通过盐酸多巴胺与Fe_3O_4强的配位能力,把TTAA和m PEG-COOH修饰到Fe/Fe_3O_4磁性纳米粒子表面,得到功能化的TTAA-Fe/Fe_3O_4的纳米粒子。TTAAFe/Fe_3O_4纳米粒子具有很好的水溶性和稳定性,同时也显示出高的饱和磁化率,饱和磁化率为~58.7 emu/g。在本论文中,基于TTAA与三聚氰胺通过三重氢键相互作用诱导处于分散态的TTAA-Fe/Fe_3O_4纳米粒子水溶液发生聚集,形成簇状,引起横向弛豫时间的变化,我们提出了基于磁性纳米粒子的磁驰豫开关阵列分析方法(MRSw assay)。磁驰豫开关阵列分析方法检测三聚氰胺不需要样品的前处理和纯化,可以在浊液中检测,大大缩短了实验所需时间,利用便携式微型核磁共振仪实现实地、时时检测。当加入0→30μM的三聚氰胺于TTAA-Fe/Fe_3O_4([Fe]=32μM)纳米粒子的水溶液中,水质子的横向弛豫时间明显的增加,当加入30μM的三聚氰胺后,△T_2的变化率(ΔT_2/T_2)可以达到~40%。当加入的三聚氰胺的浓度低于16μM,ΔT_2/T_2与不同浓度的三聚氰胺之间线性相关度高,线性相关系数R2=0.9996。因此,在0~16μM的三聚氰胺的范围内,我们可以定量检测三聚氰胺浓度,三聚氰胺的检出限(LOD)可以达到~2μM。除此之外,磁驰豫开关阵列分析方法对三聚氰胺具有很好的选择性。通过以上探究,磁驰豫开关阵列分析方法可以作为一个广谱方法广泛的应用于其他物质的分析检测。2.Au-Fe_3O_4复合纳米粒子磁、光双模式检测三聚氰胺的研究首先我们在四氢萘和油胺条件下利用四氯金酸三水合物合成了油溶性的Au纳米粒子,以Au纳米粒子作为种子,通过高温热解法,在油胺、油酸、十八烯条件下合成油溶性Au-Fe_3O_4纳米粒子,同时合成特异性受体单元l-(2-mercaptoethyl)-1,2,3,4,5,6-hexanhydro-s-triazine-2,4,6-trione(MTT)。通过Au-S键修饰MTT于Au-Fe_3O_4复合纳米粒子的表面,最终得到功能化的MTT@Au-Fe_3O_4复合纳米粒子。这种复合纳米粒子分别包括来自于Fe_3O_4的磁学性能和来自于Au的光学性能,基于磁学和光学的复合实现双模式检测。三聚氰胺通过三重氢键的作用力与MTT结合,诱导MTT@Au-Fe_3O_4复合纳米粒子发生聚集成为纳米簇,这种状态的改变会引起Au纳米粒子光学性质的变化,导致吸收峰的位移发生红移,同时这种状态的改变引起纳米粒子周围水质子的自旋-自旋弛豫时间的增大。通过紫外可见吸收光谱仪和核磁共振成像仪监测这两种变化实现对三聚氰胺的检测。当加入不同浓度的三聚氰胺于不同浓度的MTT@Au-Fe_3O_4纳米粒子水溶液中,MTT@Au-Fe_3O_4纳米粒子水溶液从最初的酒红色变成最后的蓝紫色,并且横向弛豫时间明显的增大,通过定量分析实验我们可以得到,基于磁驰豫开关阵列分析方法和磁、光双模式分析方法得到的对三聚氰胺的检出限分别为~3.85μM和~2.76μM。这个检出限远低于三聚氰胺的安全线(食品2.5 ppm,婴幼儿奶粉1ppm)。除此之外,双模式分析方法检测三聚氰胺存在非常好的选择性和专一性。
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【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TP212

【参考文献】