比率熒光傳感器的設(shè)計及其對環(huán)境污染物小分子的可視化檢測.pdf

1、熒光傳感器因其設(shè)計簡單，合成方便，成本低，能夠快速地、選擇靈敏性檢測目標(biāo)測分析物，而被廣泛地應(yīng)用在生命科學(xué)，材料科學(xué)，環(huán)境檢測，生化傳感，生物成像，免疫分析，醫(yī)學(xué)診斷等眾多研究領(lǐng)域。在熒光傳感模式中，比率型熒光傳感器利用兩個或多個發(fā)射峰強度的比值變化帶來輸出顏色的改變，可以實現(xiàn)對目標(biāo)分析物的可視化檢測。與單一發(fā)射的熒光傳感器相比，比率傳感器通過建立內(nèi)標(biāo)，極大削弱了探針濃度、溫度、溶劑極性、激發(fā)強度、環(huán)境的pH值等眾多難以控制因素的干擾，

2、使得結(jié)果更加精準，響應(yīng)范圍更寬。所以，許多熒光比率傳感器被開發(fā)應(yīng)用于各種分析物的檢測，包括陽離子、陰離子、生物小分子等。本論文基于比率熒光傳感的方法，以環(huán)境小分子污染物中的二氧化氮(NO2)，硫化氫分子(H2S)和重金屬汞離子（Hg2+)為敏感檢測目標(biāo)，開展了以下研究工作:
　　1.我們設(shè)計合成了一種新穎的檢測NO2分子的納米復(fù)合物比率熒光探針。該比率探針由藍色熒光的碳納米點(CDs)和紅色熒光的量子點(QDs)通過共價鍵構(gòu)筑而成

3、，具有兩個發(fā)射中心分別位于460 nm和665 nm處，其中藍色熒光的CDs對目標(biāo)分析物NO2不敏感，與之相反，紅色熒光的量子點能選擇性地被NO2猝滅，從而導(dǎo)致探針熒光顏色從紅色到藍色明顯變化，進而實現(xiàn)了對NO2敏感的、可視化檢測。該方法對溶液中二氧化氮的檢測限為19 nM，而且，我們還設(shè)計了對NO2氣體響應(yīng)的便攜式指示瓶，成功用于檢測氣態(tài)的NO2，檢測NO2氣體的最低值為1 ppm，展示了其在NO2氣體傳感的潛在應(yīng)用價值，為NO2氣體

4、快速實時現(xiàn)場檢測提供了可能。
　　2.我們利用二氧化硅納米顆粒包裹的紅色量子點作為內(nèi)標(biāo)信號輸出單元，這樣紅色熒光的量子點不易受外界物質(zhì)干擾影響，在二氧化硅表面共價結(jié)合有機分子疊氮香豆素Cy-N3，它能特異性識別H2S，被還原生成氨基香豆素Cy-NH2，打開了香豆素的藍色熒光，作為響應(yīng)信號輸出單元，進而構(gòu)筑了一種新型的可視化檢測H2S分子的比率熒光探針。在硫化氫存在的條件下，探針溶液由品紅色到藍色顯著變化，在紫外燈下，肉眼清晰可辨，

5、而加入其他的相關(guān)物質(zhì)，探針顏色沒有此現(xiàn)象，說明該比率探針對硫化氫具有很好的選擇性。該比率熒光分析方法對水溶液中硫化氫的檢測濃度最低可達7.0 nM。我們還進一步將探針溶液滴加到玻璃板上，設(shè)計了檢測H2S氣體指示板，檢測H2S氣體的檢測限為0.5 ppm。這樣一種簡單的、有效的、可視化檢測硫化氫的方法非常滿足環(huán)境監(jiān)測和保護的需求，具有潛在的應(yīng)用價值。
　　3.我們也設(shè)計了另一個檢測H2S的比率探針?；谒{色熒光的GSH-AgNCs能

6、用于選擇性識別硫化氫，通過Ag-S共價作用將Ag NCs固定在巰基修飾的二氧化硅包埋的量子點納米顆粒表面，共同構(gòu)筑組成一種新穎的功能化的納米復(fù)合探針，探針發(fā)射明顯的紫羅蘭復(fù)合光。其中藍色熒光的銀團簇特別容易被硫化氫猝滅，而紅色熒光的量子點因包裹在二氧化硅惰性顆粒中對硫化氫沒有響應(yīng)，所以硫化氫可以誘導(dǎo)探針熒光顏色從紫羅蘭到紅色演變。這樣的納米探針材料也進一步展示了對氣體硫化氫的選擇性敏感性檢測。
　　4.另外，我們也制備了一種選擇性

7、靈敏檢測重金屬汞離子的雙發(fā)射熒光納米探針。該探針利用碳納米點和金團簇之間內(nèi)在的相互作用組裝而成。設(shè)計靈感源自這樣的事實:汞離子與金離子之間存在特殊的高親和嗜金屬作用，因而能將納米復(fù)合物中金團簇的紅色熒光猝滅，金團簇作為響應(yīng)信號;而藍色熒光的碳納米點對汞離子沒有反應(yīng)，碳納米點作為內(nèi)標(biāo)信號，隨著汞離子量的增加，探針兩個部分對汞離子不同的響應(yīng)信號，致使探針熒光由粉紅色到藍色明顯變化。該比率熒光傳感器具有很高的選擇性，靈敏性，穩(wěn)定性及水溶性等優(yōu)