荧光性纳米自组装膜的制备及其对有机磷农药的界面识别

摘要

自组装膜(self-assembled monolayers，SAMs)是在平衡条件下，分子间通过非共价键(氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、π-π堆积作用、阳离子-吸附作用等)相互作用自发组合形成的一类结构明确和稳定，具有某种特定功能或性能的超分子结构；而荧光分析是一种重要的的光谱化学分析方法；本文将两者结合起来，根据自组装分子和基底表面的性质，结构研制出灵敏度和选择性高，稳定性和可逆再生性好的荧光传感器。此方法在对环境污染物质，特别对有机磷农药的检测中具有良好的应用前景。本论文主要研究内容如下： 1.研究了吲哚自组装膜(SAMs)的制备及其对有机磷农药的荧光界面识别。即在硅烷化的石英表面修饰金纳米粒子，将L-半胱氨酸通过Au-S键作用组装在金纳米粒子自组装膜修饰石英基底上；利用L-半胱氨酸的-COO-和吲哚的-NH2+的静电引力作用，将吲哚间接组装在金纳米粒子自组装膜修饰石英基底上而形成多层膜。该多层膜测定有机磷类农药，具有灵敏的荧光识别作用，对久效磷和甲基对硫磷的检测限分别可低至3.28×10-6 g L-1，6.1×10-8 g L-1，可用于对微量有机磷化合物的检测。 2.尝试利用β-CD的包络和戊二醛(GA)的交联作用，将乙酸-β-萘酯(β-NA)和乙酰胆碱酯酶(ACHE)共同固定在组装有十二烷基硫醇(C12SH)的金纳米粒子表面形成 ACHE/GA/β-NA/β-CD/C12SH/APES/Quartz自组装多层膜。该传感器固定的物质不易脱落，并对甲基对硫磷农药的检测有较高的灵敏度。 3.将量子点(CdTe)和乙酰胆碱酯酶(ACHE)交替组装到石英表面，构建基于CdTe荧光探针的ACHE生物传感器。即利用带正电的壳聚糖(CS)的中介作用，通过层层组装的技术将带负电的CdTe和ACHE交替组装在硅烷化的石英表面，形成CdTe/CS/ACHE/CS/CdTe/APES/Quartz多层膜，结果表明：该膜测定久效磷农药，该膜有较高的灵敏度，检测限低至3.20×10-8M，相比溶液相(1.03×10-6M)，基于CdTe荧光探针的ACHE自组装技术有更高的灵敏度；并具有良好的可逆再生性。 4.采用量子化学软件包Gaussian03计算有机磷农药的量子化学参数，建立乙酰胆碱酯酶对有机磷农药抑制选择性识别的化学模型，为环境中有机磷农药的检测提供理论指导。