發(fā)布時(shí)間：2020-02-05 17:21

【摘要】：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,環(huán)境污染已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重危及生態(tài)平衡和人類身體健康的程度,因此發(fā)展簡單、快速、靈敏的環(huán)境污染物檢測技術(shù)和疾病診斷技術(shù)成為當(dāng)今科研工作者研究的熱點(diǎn)之一,而納米材料的出現(xiàn)對(duì)檢測技術(shù)的進(jìn)步起到了顯著的推動(dòng)作用。由于具有優(yōu)異的光學(xué)性能,金納米材料可以在光學(xué)傳感方法的設(shè)計(jì)當(dāng)中作為良好的光學(xué)信號(hào)傳導(dǎo)單元;再通過與對(duì)待測物有特異性識(shí)別作用的分子配體和化學(xué)、生物反應(yīng)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)待測物高靈敏度、高選擇性的檢測。據(jù)此,我們發(fā)展了一系列基于金納米材料的光學(xué)傳感方法用于檢測環(huán)境中的重金屬離子、陰離子以及具有疾病指示功能的生物分子,并對(duì)它們在實(shí)際樣品中的應(yīng)用性能進(jìn)行了探索,其具體內(nèi)容如下:1.基于金納米顆粒反聚集的比色分析法用于有機(jī)汞離子的檢測。本方法采用金納米顆粒作為信號(hào)傳導(dǎo)單元,并利用納米顆粒間的距離變化實(shí)現(xiàn)了有機(jī)汞離子的檢測。單分散的金納米顆粒在加入1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)后會(huì)發(fā)生聚集,同時(shí)溶液顏色也會(huì)由紅色變?yōu)樗{(lán)色。當(dāng)有機(jī)汞離子存在時(shí),由于PAN優(yōu)先與有機(jī)汞離子發(fā)生絡(luò)合作用,導(dǎo)致PAN引起金納米顆粒發(fā)生聚集的能力得到削弱,此時(shí)反應(yīng)溶液仍然可以保持紅色。根據(jù)這個(gè)原理,建立了一種“藍(lán)變紅”(Blue to Red)型比色分析方法用于有機(jī)汞離子的檢測。在掩蔽劑乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)的輔助作用下,所設(shè)計(jì)的分析方法表現(xiàn)出良好的靈敏度和選擇性。2.基于金納米棒的形貌變化比色檢測銅離子(Cu2+)。在SCN-的配位作用下,Au(SCN)2-/Au的氧化還原電位低于H2O2/H2O的氧化還原電位,此時(shí)金納米棒會(huì)被雙氧水氧化,導(dǎo)致其長徑比的減小和溶液顏色由藍(lán)色向紅色的轉(zhuǎn)變。由于Cu2+可以催化雙氧水的分解,因此Cu2+的存在可以對(duì)雙氧水氧化刻蝕金納米棒起到一定的阻礙作用。據(jù)此,我們發(fā)展了一種免標(biāo)記的Cu2+比色分析方法。這種在特異性氧化還原反應(yīng)基礎(chǔ)上建立起來的光學(xué)傳感方法具有良好的選擇性和抗干擾能力,同時(shí)由于所使用的納米材料不需要經(jīng)過復(fù)雜的修飾過程,使得操作步驟非常簡單。此外,該方法在實(shí)際樣品檢測中表現(xiàn)出來的優(yōu)良性能證明其具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。3.辣根過氧化物酶輔助的金納米棒形貌變化比色檢測碘離子(I-)。在辣根過氧化物酶的輔助作用下,I-會(huì)被雙氧水氧化生成I2;而I2可以致使十六烷基三甲基溴化銨穩(wěn)定的金納米棒發(fā)生軸向方向的氧化刻蝕,同時(shí)伴隨著縱向表面等離子體共振吸收峰的藍(lán)移和溶液的顏色變化�；谝陨显�,建立了一種基于金納米棒形貌變化的免標(biāo)記的I-比色分析方法。這種方法簡單、快速、靈敏,同時(shí)對(duì)I-具有良好的特異性識(shí)別能力,并在實(shí)際樣品的檢測中取得了令人滿意的結(jié)果。4.基于異硫氰酸熒光素(FITC)修飾的金納米顆粒熒光法檢測銅離子(Cu2+)。本研究制備了FITC修飾的金納米顆粒,通過兩者之間熒光共振能量轉(zhuǎn)移的發(fā)生導(dǎo)致FITC的熒光猝滅。當(dāng)有半胱氨酸存在時(shí),由于Au S的結(jié)合能力強(qiáng)于Au SCN的結(jié)合能力,FITC會(huì)被半胱氨酸取代重新分散到體系溶液中,此時(shí)反應(yīng)體系的熒光增強(qiáng);而Cu2+的加入可以催化半胱氨酸被溶解氧氧化形成具有二硫鍵的胱氨酸,此時(shí)FITC仍然可以吸附在金納米顆粒表面,體系熒光不會(huì)恢復(fù)。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象,可以實(shí)現(xiàn)Cu2+高靈敏度、高選擇性的分析檢測。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,Cu2+的線性檢出范圍為1.0 17.0 n M,最低檢出限為0.37 n M。5.基于金增強(qiáng)的金納米顆粒模擬酶活性用于可視化免疫分析。納米金免疫標(biāo)記是一種應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的免疫標(biāo)記技術(shù),可是由于金納米顆粒自身的模擬酶活性較低,當(dāng)其被抗體修飾之后,其催化活性幾乎完全喪失。為了提高免疫標(biāo)記的金納米顆粒催化活性,本研究在“抗體 抗原 金標(biāo)抗體”夾心結(jié)構(gòu)形成之后,通過簡單的金增強(qiáng)步驟使得金納米顆粒繼續(xù)生長,此時(shí)新生成的金層能夠極大地提高金納米顆粒的催化活性。在雙氧水(H2O2)的存在下,增強(qiáng)后的金納米顆粒能夠?qū)?,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)催化生成有色物質(zhì)。基于這個(gè)原理,可以實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)分子(以Human Ig G為例)高靈敏度、高選擇性的可視化分析檢測。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,該方法的線性檢出范圍為0.7 100 ng/m L,最低檢出限為0.3 ng/m L,并在血清樣品的檢測中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。更重要的是,本方法的成功設(shè)計(jì)可以拓寬納米材料在免疫分析檢測中的應(yīng)用范圍。
【圖文】：

光學(xué)性質(zhì)受到光學(xué)傳感方法研究人員的廣泛青睞，多種基于金納米材料析方法已被成功用于環(huán)境和生物分析中。1 局域表面等離子體共振當(dāng)一束光照射到金屬納米顆粒時(shí)，入射光會(huì)驅(qū)動(dòng)金屬表面的傳導(dǎo)自由電動(dòng)從而使表面電子云偏離原子核。與此同時(shí)，電子云與原子核之間的庫會(huì)吸引電子云使之重新向原子核的方向運(yùn)動(dòng)。因此電子會(huì)在原子核的附蕩產(chǎn)生局域表面等離子激元[1]。（圖 1-1）當(dāng)納米顆粒的尺寸遠(yuǎn)小于入射射光的頻率與自由電子的振蕩頻率相同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振使得表面電子的大幅增強(qiáng)，，這種現(xiàn)象稱之為局域表面等離子體共振（Localizedsurfaceplnance），其宏觀表現(xiàn)為在紫外-可見吸收光譜中表現(xiàn)出很強(qiáng)的特征吸收峰表面等離子體共振吸收峰。值得一提的是，金納米材料的局域表面等離吸收峰會(huì)隨著自身形貌、組成、納米顆粒間距離和周圍環(huán)境介電常數(shù)的相應(yīng)改變[1]，因此可根據(jù)這一性質(zhì)設(shè)計(jì)光學(xué)傳感方法。

圖 1-2 不同粒徑（A）金納米顆粒和（B）空心金納米顆粒的紫外-可見吸收光譜圖及溶液照片圖[3-5]Fig. 1-2 (A) UV-vis absorption spectra and (B) photo image of gold nanoparticles and hollow goldnanospheres with different partical sizes[3-5].
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R122;X830


本文編號(hào)：2576678