荧光贵金属纳米簇在生物小分子和金属离子检测中的应用研究

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荧光贵金属纳米簇由于具有超小的尺寸、优良的耐光性、良好的生物相容性和较高的荧光量子产率而倍受科学家的广泛关注。本论文在查阅大量相关文献的基础上,寻找新的方法合成荧光金、银以及金银混合纳米簇,并以这些荧光纳米簇为探针,建立检测生物小分子和无机离子的方法。论文研究的主要内容如下:  1、以木瓜蛋白酶为模板合成荧光金纳米簇检测多巴胺的研究:本章通过筛选,以木瓜蛋白酶作为新的模板分子合成了一种新的荧光金纳米簇,并基于多巴胺能使金纳米簇的荧光猝灭而建立了一种测定多巴胺的荧光分析法。研究发现,一定浓度的多巴胺与金纳米簇作用后,由于多巴胺与金原子作用而使金纳米簇的荧光猝灭。随着多巴胺浓度的增加,体系荧光值的减少量与多巴胺的浓度有良好的线性关系。因此,我们建立了多巴胺的荧光分析方法,实现了5.0到160.0μM浓度范围内多巴胺的定量测定,检出限达2.0μM。  2、光合成银纳米团簇催化生成银纳米粒子及抗坏血酸检测研究:本章以木瓜蛋白酶为模板,使用紫外光照法合成了银纳米团簇。这种银纳米团簇虽然没有荧光,但却能快速地催化银离子被抗坏血酸还原,生成银纳米粒子。研究发现,一定浓度的抗坏血酸加入到银纳米团簇和银离子的混合溶液后,可以快速得到黄色的银纳米粒子,混合溶液在420 nm处紫外吸收强度逐渐增加,且与抗坏血酸的浓度有良好的线性关系。因此,我们建立了抗坏血酸的紫外吸收光谱分析法,实现了0.25到50.0μM浓度范围内抗坏血酸的定量测定,检出限达79.2 nM。此外,这种检测抗坏血酸的紫外分光光度法有良好的选择性,常见的生物小分子对抗坏血酸的检测都没有影响。  3、协同诱导Au(Ⅰ)-谷胱甘肽(GSH)复合物聚集荧光增强检测Pb2+:本章参照文献合成Au(Ⅰ)-GSH复合物,研究了向复合物里加入不同金属离子使其聚集生成纳米簇的荧光增强现象,并以此建立了测定铅离子的荧光分析方法。研究发现多种金属离子都可以使Au(Ⅰ)-GSH复合物聚集生成金纳米簇而产生荧光,但所需要的金属离子浓度较高,无法建立灵敏的金属离子分析方法。当向Au(Ⅰ)-GSH复合物里先加入一定量的锌离子形成Au(Ⅰ)-GSH-Zn2+复合物,再向里面加入铅离子时,很少量的铅离子就协同诱导复合物聚集生成纳米簇而产生很强的荧光。随着铅离子的增加,体系荧光的增强与加入铅离子的浓度有良好的线性关系。因此,我们建立了铅离子的荧光分析方法,实现了0.50到40.0μM浓度范围内的铅离子的定量测定,检出限达0.16μM。同时当在365 nm光照下,铅离子加入后所产生的荧光增强可用肉眼区别,因此可建立铅离子的目视检测法。  4、光照合成荧光金银纳米簇的研究:本章用硫辛酸和BSA在光照条件下合成一种新的荧光金银混合纳米簇,开创了光照合成新型贵金属合金纳米簇的方法。研究发现,在体系中同时加入含巯基的小分子物质硫辛酸和大分子物质BSA,用氢氧化钠调节溶液的pH值呈碱性,在光照条件下可使金、银离子还原为原子。在巯基和BSA作用下,金、银原子结合成团簇,形成金银合金簇,产生红色荧光。因此,我们建立了合成合金簇的新方法。这种新的金属簇在生物成像方面有很大的应用前景。  总之,我们研究了合成荧光金属纳米簇的新模板分子、新还原方法,并以所合成的荧光金属纳米簇为探针或催化剂,研究了其与无机离子和生物小分子物质的相互作用。通过研究体系的荧光光谱、紫外可见吸收光谱、颜色变化等性质,建立了生物小分子和无机离子的荧光、紫外以及可视化分析新方法。这些新的方法将在环境检测和生物医药分析中发挥一定的作用,具有潜在的的应用价值。
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