荧光金银纳米簇的合成及其在无机离子和生物分子检测中的应用研究

发布时间：2017-05-17 22:09

  本文关键词：荧光金银纳米簇的合成及其在无机离子和生物分子检测中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金银纳米簇(Au/Ag NCs),由于尺寸超小,与电子的费米波长相当,一般小于2 nm,而具有离散的能级,显示出独特的理化性质,广泛应用于环境监测、生化分析、医学分析等。特别是它们具有高量子产率(QY)、发射可调、良好的光稳定性以及优良的生物相容性等特点的荧光性质而备受研究者关注。近年来Au/Ag NCs已经成为纳米颗粒研究领域的前沿,也推动了其他各个领域的快速发展。然而,简便、环境友好地合成特定尺寸和特定功能的Au/Ag NCs的方法还有待继续开发。为此,我们设计了新方法合成Au/Ag NCs,并成功用于无机离子和生物分子的检测中。所设计的光学传感新体系均具有绿色简便、灵敏度高、特异性好的优点,具体内容如下:1.BSA-Au NCs的制备及用于自来水中游离氯的检测以牛血清白蛋白(BSA)作为模板和还原剂,合成了荧光强、水溶性好、稳定性高的金纳米簇(BSA-Au NCs)。研究发现,游离氯能够氧化BSA-Au NCs中的金原子,引起聚集,导致其荧光显著猝灭。基于该现象,建立了一种简单灵敏检测自来水中的游离氯的方法。在优化的实验条件下,游离氯浓度在8.0×10-7~8.0×10-4 mol/L范围内,与BSA-Au NCs的荧光猝灭效率呈良好线性,相关系数R2达到0.9975,检测限(根据3σ规则,σ=S0/S)低至5.0×10-7 mol/L。结果表明,BSA-Au NCs作为检测游离氯的新型荧光探针,具有检测限低、线性范围宽及选择性良好的优点。对实际自来水样品中的游离氯检测得到的结果满意,证明该方法将有望用于实际的水质分析中。2.DMF直接合成荧光银纳米簇灵敏地选择性检测汞离子本研究采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作还原剂和保护剂,在140℃下回流反应,简便合成了荧光银纳米簇(DMF-Ag NCs)。通过高分辨率透射电镜(HRTEM)、紫外-吸收光谱、荧光光谱对所合材料进行表征,表明DMF-Ag NCs尺寸小,发射强蓝色荧光,并且具有很好的水溶性和稳定性。研究发现,汞离子(Hg2+)会使DMF-Ag NCs聚集而猝灭荧光,从而建立了一种快速、灵敏检测Hg2+的新方法。在最优实验条件下,Hg2+溶液浓度在5.0×10-9~1.5×10-7 mol/L范围内,与DMF-Ag NCs荧光强度呈良好的线性关系,检测限为3.0×10-9 mol/L,线性相关系数为0.9958。3.新型DNA-Ag NCs的设计合成及用于生物素的检测本研究设计了标记有生物素(Biotin)的富含胞嘧啶(C)碱基的寡核苷酸序列为模板合成新型荧光银纳米簇(DNA-Ag NCs)。研究表明,合成的Ag NCs的荧光性质与Biotin标记在DNA序列的位置相关。Biotin标记在中间胸腺嘧啶(T)碱基的DNA序列所合的Ag NCs表现出最强的荧光发射,并且亲和素(AV)通过Biotin-AV相互作用会破坏该Ag NCs的稳定性,从而引起荧光信号的下降。当游离的Biotin存在时,与标记在DNA骨架上的Biotin竞争结合AV,AV诱导的Ag NCs荧光下降将会受到抑制,荧光信号恢复。该方法实现了Biotin检测,线性范围为1.0×10-8~1.0×10-6 mol/L,检测下限为6.8×10-9mol/L。本文所合成的优异荧光性质的新型DNA-Ag NCs,后修饰方便,有望进一步促进生物传感和生物成像的应用。
【关键词】：金银纳米簇 荧光分析 游离氯 汞离子 生物素 亲和素
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O657.3;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 金银纳米簇的制备方法11-17
• 1.1.1 硫醇类化合物作为保护剂或蚀刻剂合成金银纳米簇12-13
• 1.1.2 聚合物作为模板合成金银纳米簇13
• 1.1.3 寡核苷酸作为模板合成金银纳米簇13-16
• 1.1.4 多肽、蛋白质作为模板合成金银纳米簇16-17
• 1.2 金银纳米簇在环境与生物分析检测中的应用17-22
• 1.2.1 检测环境中的无机离子17-19
• 1.2.2 检测生物小分子19-20
• 1.2.3 蛋白质的测定20
• 1.2.4 核酸的测定20-22
• 1.3 本论文的立意及主要研究工作22-23
• 2 BSA-AuNCs的制备及用于自来水中游离氯的检测23-35
• 2.1 引言23-24
• 2.2 实验部分24-25
• 2.2.1 主要仪器与试剂24
• 2.2.2 溶液配制24
• 2.2.3 BSA-AuNCs的合成24-25
• 2.2.4 游离氯的检测25
• 2.2.5 实际水样中游离氯的检测25
• 2.3 结果与讨论25-34
• 2.3.1 BSA-AuNCs的光学性质25-26
• 2.3.2 BSA-AuNCs对游离氯的荧光响应及猝灭机理26-27
• 2.3.3 实验条件的优化27-30
• 2.3.3.1 BSA-Au NCs 浓度的选择27-29
• 2.3.3.2 反应时间的选择29
• 2.3.3.3 反应pH值对猝灭效率的影响29-30
• 2.3.4 游离氯的检测灵敏度30
• 2.3.5 特异性考察30-34
• 2.3.6 实际样品分析34
• 2.4 结论34-35
• 3 DMF直接合成荧光银纳米簇灵敏地选择性检测Hg~(2+)35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-37
• 3.2.1 主要仪器与试剂35-36
• 3.2.2 溶液配制36
• 3.2.3 DMF-AgNCs的合成36-37
• 3.2.4 汞离子的检测37
• 3.2.5 实际水样中汞离子的检测37
• 3.3 结果与讨论37-44
• 3.3.1 银纳米簇的合成及表征37-38
• 3.3.2 DMF-AgNCs对Hg~(2+)的荧光响应38-39
• 3.3.3 实验条件的优化39-42
• 3.3.4 Hg~（2+）的检测灵敏度42
• 3.3.5 特异性考察42-43
• 3.3.6 实际样品分析43-44
• 3.4 结论44-46
• 4 新型DNA-AgNCs的设计合成及用于生物素的检测46-60
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验部分47-49
• 4.2.1 主要仪器与试剂47-48
• 4.2.2 溶液配制48
• 4.2.3 新型DNA-AgNCs的合成48-49
• 4.2.4 生物素的检测49
• 4.3 结果与讨论49-59
• 4.3.1 DNA-AgNCs的合成及光谱表征49-50
• 4.3.2 新型DNA-AgNCs检测生物素的设计原理50-53
• 4.3.3 检测条件优化53-57
• 4.3.4 检测生物素57-58
• 4.3.5 特异性考察58-59
• 4.4 结论59-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 全文总结60
• 5.2 前景展望60-62
• 参考文献62-77
• 致谢77-78
• 在校期间的科研成果78

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本文编号：374598