阴离子对基于载体的钾离子纳米传感器的影响

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钾离子等一些阳离子在生物体内起到重要作用,因此钾离子的检测分析也不可避免地成为热门课题之一。新型的化学传感器——基于离子载体的光学纳米传感器,相比于其他种类的传感器,其拥有体积小、制备简单、可批量生产、样品损伤小等一系列优点,这使得它在体内实时分析、生物成像以及医疗诊断和治疗中的应用潜力巨大。基于离子载体的纳米传感器由离子选择性电极发展而来,纳米尺寸以及引入溶剂化变色染料已成为此类传感器的前沿,相关的机理和理论模型以及应用已有不少报道。但其在实际应用中仍然存在一些问题,如在生物液体等复杂样品的检测中,过多的干扰因素可能造成检测结果的不可靠。本文以基于离子载体的钾离子光学纳米传感器为基础,对该类传感器在实际应用中存在的阴离子干扰做出详细研究。具体研究了在此类传感器检测过程中亲脂性相对较强的的阴离子(如ClO4-、SCN-和I-)和相对亲水的阴离子(如SO42-、F-、NO3-、Br-和Cl-)对钾离子响应的影响,结果表明阴离子确实会对此类传感器产生干扰,并且亲脂性较强阴离子的影响远大于亲水性较强的阴离子的影响。通过对传感器颗粒表面Zeta电位的研究证明阴离子在传感界面的吸附导致了这种影响,具体表现为亲脂性阴离子传感器表面吸附作用更强,对钾离子响应的干扰更大。基于已经建立的理论模型和本文提出的阴离子吸附过程发展出在阴离子影响下的新理论模型,从理论上验证了阴离子干扰与其吸附能力有关,并且该理论模型与钾离子响应实验数据匹配良好。此理论模型的建立可以指导解决阴离子干扰的问题,也为今后基于离子载体的钾离子光学传感器在生物分析中的应用奠定基础。
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