金属纳米簇在小分子药物检测中的应用

发布时间：2020-04-07 17:27

【摘要】：金属纳米簇(Metal nanoclusters,MNCs),作为众多纳米材料家族一颗冉冉升起的新星,通常由几个到几十个原子组成的荧光纳米材料,具有良好的水溶性、较高的量子产率、优异的催化性能、较好的生物相容性和较高的稳定性。近年来,其独特的特性受到越来越多的关注,在生物传感、化学催化和体内成像等领域取得了显著的研究成果。因此,在过去的十年中,已经研究出不同种类的金属纳米簇,如金、银和铜纳米簇。与传统荧光材料如量子点(QDS)相比,其具有超低毒性、超小尺寸的特性,在实际应用中有更大的优势。本论文成功设计了两种环保、经济的荧光探针,探究了所制备探针的组成结构、荧光稳定性和生物相容性,并将其应用于生物传感等与人类健康息息相关的领域。具体研究内容如下:(1)基于金纳米簇构建荧光纳米探针检测三种药物本文以木瓜蛋白酶为模板的制备金纳米簇(AuNCs@Papain),在632 nm处显示出红色荧光。同时,在水溶液中合成了前体相同的木瓜蛋白酶碳点(CD@Papain),量子产率为6.2%,在435 nm处显示出青色荧光。根据不同类型的纳米材料的特性,通过一步交联法将金纳米簇和碳点设计成一个纳米传感器(CD-AuNCs@Papain)。这传感器不仅具有同一激发、双通道发射的荧光信号,而且可以通过显示青色、黄色和红色荧光来同时分析多个目标药物。因此,在一步分析过程中,我们可以通过该纳米传感器检测过氧化氢、多西环素和碘离子。该策略显示了检测过氧化氢、多西环素和碘离子较高的稳定性,并且具有较低的检测限以及较宽的线性范围。此外,该纳米传感器还提供了一种高性能的可视化平台,用于在紫外灯下快速检测过氧化氢、多西环素和碘离子的含量。(2)卵清蛋白铜簇的制备、表征及检测两种目标药物以卵清蛋白为原料合成了一种荧光性能好的铜纳米簇(CuNCs@OVA),其量子产率为5.8%。该铜纳米簇具有良好的光稳定性、低毒性和生物相容性。通过HR-TEM、FTIR和UV-vis数据表明,制备的铜纳米簇表面存在-COOH,-OH,-NH_2和C=O基团,粒径为3.6±1.1 nm,并且具有良好的分散性,为生物传感提供了可能的应用前景。此外,当在铜纳米簇中加入维生素B_1,可以使铜纳米簇的荧光猝灭,而在多西环素中则表现出荧光增强。在荧光猝灭和增强的基础上,进一步将铜纳米簇用作维生素B_1和多西环素的荧光探针。结果表明,测定VB_1的线性范围为1~1000 nm,检出限为380 pm,测定多西环素线性范围为1~1000μM,检测限为270 nm。此外,该纳米传感器还提供了一种高性能的可视化平台,用于在紫外灯下快速检测维生素B_1和多西环素的含量。以上结果对金属纳米簇的制备、表征、可视化检测以及在生物传感方面应用的探索,对于我们进一步认识金属纳米簇的功能与及性质拓展其在荧光分析检测领域的应用具有重大的意义。
【图文】：

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图 1.1 不同数量的金属纳米材料所对应的纳米尺寸Fig.1.1 Nanometer sizes of different number noble metal materials1.2.1 金属纳米簇的荧光性质金属纳米簇拥有区别于纳米粒子等离子体的共振特性，使其更具有类似于分子的光学性质，这使得它填补了分子与纳米颗粒之间的空缺（图 1.2）。因为能级的分裂可能使电子可以在各能级之间跃迁，所以金属纳米簇具备优异的荧光性质。众多文献研究表明金属纳米簇的荧光性能、性质、催化活性都和其纳米尺寸有关[23-25]。

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图 1.1 不同数量的金属纳米材料所对应的纳米尺寸Fig.1.1 Nanometer sizes of different number noble metal materials1.2.1 金属纳米簇的荧光性质金属纳米簇拥有区别于纳米粒子等离子体的共振特性，，使其更具有类似于分子的光学性质，这使得它填补了分子与纳米颗粒之间的空缺（图 1.2）。因为能级的分裂可能使电子可以在各能级之间跃迁，所以金属纳米簇具备优异的荧光性质。众多文献研究表明金属纳米簇的荧光性能、性质、催化活性都和其纳米尺寸有关[23-25]。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R917;TB383.1

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