新型納米光傳感體系的構(gòu)建及分析應(yīng)用.pdf

1、21世紀(jì)的第一個(gè)十年被稱為“傳感的十載”。功能納米材料為靈敏的光學(xué)傳感器制備提供了卓越的平臺(tái)。這方面的大多數(shù)工作主要聚焦于不同納米材料的表面功能化，包括物理吸附、靜電結(jié)合、特異性識(shí)別或共價(jià)鍵合等方式。本論文旨在發(fā)展納米功能材料表面化學(xué)的簡(jiǎn)便調(diào)控方法，構(gòu)建半導(dǎo)體量子點(diǎn)和貴金屬納米粒子的光學(xué)傳感體系，并應(yīng)用于生物小分子和重金屬離子的識(shí)別和檢測(cè)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于Mn2+對(duì)CdTe量子點(diǎn)的猝滅作用及其與抗壞血酸的強(qiáng)配位作

2、用，發(fā)展了一種基于量子點(diǎn)的熒光“開關(guān)”探針檢測(cè)抗壞血酸的新方法。以巰基丙酸(MPA)為穩(wěn)定劑水相合成了高熒光CdTe量子點(diǎn)。向量子點(diǎn)溶液中加入Mn2+，由于量子點(diǎn)表面狀態(tài)發(fā)生改變而熒光猝滅。抗壞血酸存在時(shí)，Mn2+與抗壞血酸強(qiáng)配位結(jié)合使得Mn2+離開量子點(diǎn)表面，量子點(diǎn)熒光又得以恢復(fù)，且熒光恢復(fù)程度與抗壞血酸的濃度線性相關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)抗壞血酸的檢測(cè)。該方法避免了對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行復(fù)雜的表面修飾和固定化，操作簡(jiǎn)便快速。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，檢測(cè)抗壞血

3、酸的線性范圍為0.25-16μM，檢出限為36nM，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.5％（10μM，n=11）。該探針可用于維生素C藥片和人血漿中抗壞血酸的快速、靈敏和選擇性檢測(cè)，回收率為101％-107％。
　　(2)將金納米粒子（AuNPs）與Fenton試劑相結(jié)合，建立了一種比色法可視化檢測(cè)抗壞血酸的新型傳感方法。檸檬酸鈉包被的AuNPs在鹽存在條件下易聚集，而單鏈DNA(single strand DNA，ssDNA)可通過非交聯(lián)聚集方

4、式吸附在AuNPs表面，避免AuNPs發(fā)生聚集。Fe2+和H2O2發(fā)生Fenton反應(yīng)生成的羥基自由基(·OH)使ssDNA裂解，導(dǎo)致AuNPs在鹽存在下發(fā)生聚集?？箟难嶙鳛橐环N抗氧化劑，可以有效清除Fenton反應(yīng)生成的·OH，由此利用不同濃度抗壞血酸對(duì)·OH清除量的不同，建立了新型比色法可視化檢測(cè)抗壞血酸的方法。AuNPs在670 nm和520 nm處的可見吸光度的比值(A670/A520)與抗壞血酸的濃度線性相關(guān)，其線性范圍為1

5、-15μM，檢出限(3σ)為0.3μM，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8％（10μM，n=11）。該探針避免了對(duì)AuNPs進(jìn)行復(fù)雜的表面修飾，操作簡(jiǎn)單快速，可實(shí)現(xiàn)抗壞血酸的吸收光譜和肉眼可視化的同時(shí)檢測(cè)，并且為其它抗氧化劑（如L-半胱氨酸，谷胱甘肽）的檢測(cè)打下了基礎(chǔ)。此外，基于Fenton試劑和ssDNA-AuNPs構(gòu)成的傳感體系，以生物小分子（抗壞血酸、L-半胱氨酸和谷胱甘肽）為輸入信號(hào)，以AuNPs溶液的顏色和吸光度的變化為輸出信號(hào)，成功構(gòu)建了

6、INHIBIT和NOR兩種類型的分子邏輯門。
　　(3)首次將Fenton反應(yīng)與DNA為模板的銀納米簇(DNA-Ag NCs)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了多種目標(biāo)分析物（Cu2+、抗壞血酸和H2O2）的同時(shí)檢測(cè)。Cu2+可以與DNA的磷酸骨架和堿基結(jié)合，改變DNA模板的結(jié)構(gòu)，促使納米簇?zé)晒庠鰪?qiáng)。繼續(xù)加入還原劑抗壞血酸時(shí)，Cu2+還原成銅單質(zhì)，形成以DNA為模板的銀銅雙簇，進(jìn)一步提高納米簇的熒光強(qiáng)度。向溶液中同時(shí)加入H2O2、 Cu2+和抗壞血酸時(shí)

7、，F(xiàn)enton反應(yīng)形成的羥基自由基(·OH)可以斷裂DNA模板，導(dǎo)致熒光猝滅。由此建立了一種基于DNA-Ag NCs的“開關(guān)”探針可同時(shí)檢測(cè)Cu2+、抗壞血酸和H2O2的新方法。該探針基于一種化學(xué)反應(yīng)與納米探針相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)分析物的靈敏檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單快速。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，該探針對(duì)Cu2+和抗壞血酸的檢出限分別為3nM和7nM。此外，以Cu2+、抗壞血酸和H2O2作為輸入信號(hào)，以DNA-Ag NCs熒光變化比值作為輸出信號(hào)，成功

8、構(gòu)建了AND型和三元型分子邏輯門。
　　(4)構(gòu)建了基于DNA-Cu/Ag NCs-抗壞血酸復(fù)合體系的高選擇性和高靈敏度熒光檢測(cè)H2O2的非標(biāo)記（label-free）型熒光探針。以DNA為模板合成了熒光強(qiáng)度高的銅摻雜DNA-Cu/Ag NCs，在還原劑抗壞血酸存在下，H2O2可以與其發(fā)生有氧氧化生成羥基自由基(·OH)，使納米簇的DNA模板斷裂，導(dǎo)致熒光猝滅，且熒光猝滅程度與H2O2濃度線性相關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)H2O2的檢測(cè)。與DN