金纳米团簇的合成及其在荧光传感方面的应用研究

摘要

贵金属纳米团簇(Noble metal nanoclusters)是由金、银或铂等贵金属的几个到几十个金属原子堆积而成，具有荧光且水溶性良好的分子聚集体。其尺寸与费米波长相当，多呈现出类似半导体的特性，并且能够产生特定的能级分离，在一定的波长激发下发射荧光。相较于传统的荧光材料如有机荧光染料、荧光蛋白、量子点、纳米颗粒等而言，贵金属纳米团簇由于制备简单及其独特的物理、化学性质，能够作为荧光探针广泛地应用于荧光标记、生化传感、细胞标记及成像等领域，近年来在纳米材料研究中颇受关注。本文以金纳米团簇(AuNCs)为研究基础，以抗生素和重金属离子为研究对象，利用金纳米团簇具有的特殊金属荧光增强效应、荧光猝灭效应等性质，基于金纳米团簇的合成与制备，就金纳米团簇荧光传感方面进行探索与研究，主要研究工作内容如下:
　　第一部分 AuNCs的合成及其在四环素检测中的应用
　　金属荧光增强(MEF)是指当荧光团靠近金属纳米粒子的表面后，荧光团的荧光得到增强的现象，其中易产生荧光增强效应的是金、银等贵金属。众所周知，四环素和铕离子能够形成具有低荧光的配合物，本实验首先分别合成了以蛋白质、氨基酸和DNA序列为模板的具有发光性能的AuNCs，当不同模板的AuNCs加入到铕离子-四环素配合物(Eu3+-Tetracyclinecomplex，EuTC)后，EuTC的荧光强度发生了不同程度的变化，其中以单链DNA为模板的AuNCs增强最为明显，从而建立了以EuTC为基础、AuNCs为荧光增强剂的荧光增强系统。四环素是由链霉菌产生的一类广谱抗生素，由于它具有广泛的用途，因此对其分析是一项很重要的工作，所以本文将此荧光增强系统应用到四环素(Tetracycline，TC)的分析检测中，其增强的荧光强度与TC浓度在10nmol/L-5μmol/L具有线性关系，检测限(3σ)为4nmol/L。该方法快速简单、灵敏度高、选择性好，可成功应用于牛奶和尿液中四环素的分析。
　　第二部分 AuNCs的合成及其在汞离子检测中的应用
　　汞是一种典型的有毒重金属元素，广泛地存在于水环境、土壤和食物中。汞离子（Mercury ions， Hg2+），可以通过食物链富集到人体中，当含量超过一定限量后会严重的危害人类健康，鉴于此，发展简单快捷、低成本的汞离子检测方法对生命、环境以及医学等领域都具有极其重要的意义。由于DNA的结构对重金属离子非常敏感，其中DNA中的胸腺嘧啶(thymidine，T)能与Hg2+发生特异性的结合，形成T-Hg2+-T配合物，因此可以构建基于DNA的汞离子传感器。基于此，本文设计了一段单链DNA(5'-CCCCCCCCCCCCTTTTTT-3')并将其作为模板合成了荧光AuNCs，由于Hg2+可以高选择性地与AuNCs通过形成T-Hg2+-T配合物发生作用，使得AuNCs的荧光发生猝灭，从而实现对Hg2+的检测，猝灭AuNCs的荧光值与0.1-100μmol/L范围内的Hg2+浓度呈线性关系，检测限(3σ)为0.083μmol/L。该方法具有简单、高特异性和经济适用的优点，可成功应用于尿液和湖水中Hg2+的分析。
　　以上研究结果对深入认识金纳米团簇的功能与性质，以及进一步拓展其在高灵敏度荧光检测分析中的应用，具有较为重要的意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 纳米材料

1．3 贵金属纳米团簇

1．4 本论文研究意义、研究目标和研究内容

第2章 基于金纳米团簇荧光增强效应用于四环素的检测

2．1 引言

2．2 实验部分

2．3 结果与讨论

2．4 小结

第3章 基于DNA为模板合成的金纳米团簇用于汞离子的检测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．4 小结

总结与展望

参考文献

硕士期间科研成果

致谢