金、碳納米功能材料的制備及其色度和熒光傳感方法研究.pdf

1、本文以金、碳納米材料為研究基礎，以重要生物活性組分為研究對象，利用金納米粒子(Gold nanoparticles，AuNPs)具有特殊的表面等離子體共振吸收、熒光金納米簇(Gold nanoclusters，AuNCs)發(fā)射光波長隨團簇尺寸可調、碳納米材料(Carbon nanomaterials，CNMs)在能量轉移特別是作為能量受體方面表現(xiàn)出來的優(yōu)越性質，在合成制備的基礎上，就基于金、碳納米功能材料的色度和熒光傳感方法開展研究，主

2、要研究內容如下:
　　 1.眾所周知，ssDNA在AuNPs表面的選擇性吸附能夠穩(wěn)定AuNPs，阻止高鹽濃度誘導AuNPs的聚集，我們的研究表明，在精胺存在下，即使沒有鹽的額外加入，也能導致任意序列ssDNA包被的AuNPs發(fā)生非交聯(lián)聚集。其機制在于精胺作為多價反離子，起到電荷屏蔽和“離子橋”的雙重作用。就我們目前所知，由于陽離子多胺既沒有吸收，也沒有熒光等本征性光學特性，在發(fā)展關于陽離子多胺的光學分析方法方面，之前很少有成功的

3、案例。因此，與傳統(tǒng)的色譜和毛細管電泳相比，本文建立的方法將為生物體液和發(fā)酵食品中精胺的特異性檢測提供一種簡單方便的新選擇。
　　 2.碘離子作為一種生物重要活性陰離子，發(fā)展其簡單、靈敏和特異性的檢測方法仍然是一項有價值且富有挑戰(zhàn)性的工作。在本文中，我們發(fā)現(xiàn)碘離子能夠誘導組氨酸介導合成的熒光AuNCs的融合和各向異性生長，同時伴隨AuNCs熒光的猝滅和裸眼可見溶液顏色的變化，據(jù)此建立了一種新的色度和熒光傳感策略用于碘離子的特異性檢

4、測。與目前文獻報道的方法相比，該方法具有簡單和可視化檢測的優(yōu)點。其猝滅的熒光強度和增強表面等離子體共振吸收與碘離子濃度，分別在0.8～60和1.2～50μM具有線性關系，檢測限(3σ)分別為118和215nM。
　　 3.發(fā)現(xiàn)鹽酸四環(huán)素能夠在Nafion膜上產(chǎn)生非凡吸附，進一步研究表明其吸附是與濃度相關并由擴散控制的一級動力學過程，且是多層吸附并遵循BET吸附等溫線。進一步，我們發(fā)現(xiàn)吸附在Nafion膜上的鹽酸四環(huán)素，在合適濃度

5、的氯金酸溶液中，能夠介導金納米晶體在Nafion膜上的生長，初步試驗表明金納米晶體的大小和形態(tài)可以通過改變氯金酸溶液的濃度進行簡單調控。我們目前的初步試驗結果，為金屬納米材料Nafion復合膜的制備提供了新的思路，相信這種金納米材料Nafion聚合物復合膜在化學生物傳感器設計和材料科學領域將具有潛在應用價值。
　　 4.碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)能夠有效猝滅吸附到其表面熒光團的熒光，且ssDNA能夠通

6、過非共價相互作用纏繞到CNTs的表面。因此，熒光標記的ssDNA與碳納米管能夠形成自組裝能量轉移猝滅體系，基于采用核酸酶破壞該組裝體的形成，可以觀察到熒光恢復?；谶@種機制，我們建立了一種熒光傳感策略用于核酸酶活性的檢測，其初始切割反應速率與核酸酶S1濃度在0.6～8.0Uml-1范圍內具有線性關系，其檢測限可達0.08Uml-1。進一步，我們以焦磷酸為例，用該方法去評價其對核酸酶活性的抑制效應，發(fā)現(xiàn)在0.2～1.4mM范圍內，隨著焦磷

7、酸濃度的增加，熒光恢復的程度逐步減小，說明核酸酶對熒光標記的ssDNA切割反應受到了抑制，因此，發(fā)展的這種熒光核酸酶活性分析策略也可用于其潛在抑制劑的篩選。
　　 5.分別比較研究了不同卟啉分子在GO和RGO上的組裝，發(fā)現(xiàn)陽離子卟啉分子均能通過靜電和π-π堆積作用自組裝到兩種石墨烯的表面，但由于卟啉分子在兩種石墨烯上展平程度的差異，導致組裝到RGO表面的卟啉分子出現(xiàn)更加明顯的熒光猝滅和Soret吸收帶的紅移。隨后，有趣的發(fā)現(xiàn)在于

8、，陽離子卟啉與GO形成的復合物，能夠易化和促進Fe(Ⅲ)螯合進入卟啉環(huán)，而陽離子卟啉與RGO形成的復合物卻不能，原因在于與RGO相比，GO表面存在多種含氧功能基，可能起到輔助配位的作用。更有意思的是，F(xiàn)e(Ⅲ)螯合進入卟啉環(huán)能夠高效阻斷從激態(tài)卟啉到GO的電子轉移過程，從而導致卟啉分子熒光的恢復。據(jù)此，我們用陽離子卟啉與GO自組裝形成的納米雜交體作為光學探針，建立了Fe(Ⅲ)的熒光Turn-on傳感方法，該方法對Fe(Ⅲ)展現(xiàn)出快速、靈敏