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金纳米粒子(gold nanoparticles,AuNPs)具有独特的光学性质,如表面等离子共振(SPR)光学特性,其SPR特征吸收波长可随其粒径、形貌以及分散状态的改变而移动。由于金纳米粒子溶液的摩尔消光系数约为常规染料的1000倍,因此基于金纳米粒子的识别体系可实现目标物的灵敏比色识别,其颜色变化肉眼可见。本文用柠檬酸钠还原法制得AuNPs,通过表面修饰,组装功能分子/金纳米粒子识别体系,实现了环境中铅离子、银离子及肌酸酐(人体内重要生化小分子)的比色识别。 (1)通过静电作用将无水肌酸修饰到金纳米粒子表面,组装成无水肌酸/AuNPs体系。铅离子可与金纳米粒子表面的无水肌酸发生配位络合作用,诱导金纳米粒子发生交联聚集。金纳米粒子体系在620 nm处出现新的吸收峰,并且伴随溶液的颜色由红到蓝的变化,从而实现对铅离子的肉眼比色识别。无水肌酸-AuNPs体系在620 nm与520 nm处的吸收强度的比值(A620 nm/520 nm)与铅离子浓度(5~30μM)呈现出良好的线性关系(R2=0.982)。 (2)通过静电作用将腺苷和肌酸酐修饰到金纳米粒子表面,组装成腺苷/肌酸酐-AuNPs体系,腺苷、肌酸酐和银离子可以在金纳米粒子表面发生协同络合作用。基于此机理,银离子能导致功能化的金纳米粒子发生交联聚集,实现对银离子的比色识别。在最优的组装及识别条件下,该体系的A620 nm/520 nm与银离子浓度(0.1~0.9μM)具有较好的线性关系(R2=0.969),检测限可达0.02μM。 (3)基于上述协同络合机理,可通过改变功能分子/金属离子在金纳米粒子表面修饰的顺序而达到改变识别客体的目的。因此,可通过组装腺苷/Ag+-AuNPs体系,实现对肌酸酐肉眼可见的定性比色识别,并利用A630 nm/520 nm与模拟尿液(0.2~2 nM)及牛血清(50~400μM)中肌酸酐的浓度呈现出良好的线性关系(R2分别为0.990、0.982),实现对尿液及血清中肌酸酐浓度的定量识别,其结果可为肾脏功能的评估及相关疾病的诊断提供依据。 以上述功能分子/金纳米粒子体系为基础的试剂(盒)的开发有望应用于实际样品中,实现有害金属离子及人体中指标性生化小分子快速、灵敏、便捷的比色识别。