DPA敏化LaF3:Tb发光纳米粒子的合成及其在生物分析中的应用

摘要

稀土发光纳米材料具有优异的光学和化学性能，如发射谱线窄、Stokes位移大、发光寿命长、毒性小和化学稳定性好等，已经被成功地用于生物分子检测、免疫分析和细胞标记等研究。目前，关于稀土发光纳米粒子的合成及其生物应用的研究引起了国内外学者的广泛关注。
　　本实验首先采用水热法合成了水溶性良好的LaF3∶Ce，Tb纳米粒子。以发光强度和溶液外观状态为考察指标，确定合成粒子的最佳实验条件为:柠檬酸钠与稀土离子的摩尔比为0.6∶1，氟化铵与稀土离子的摩尔比为4∶1，铽和铈的掺杂量分别为10％和20％，反应溶液的pH值为7.0，反应温度为120℃，反应时间为4h。
　　为进一步增大纳米粒子的发光强度，用2，6-吡啶二羧酸(DPA)取代少量柠檬酸钠配体，制备了DPA敏化LaF3∶Tb(DPA-LaF3∶Tb)纳米粒子。考察了DPA与LaF3∶Tb纳米粒子的反应条件对产物发光性能的影响，最佳反应条件如下:在4.0 mL4.2×10-2mol·L-1柠檬酸钠修饰的LaF3∶Tb纳米粒子溶液中，加入4.0 mL2.0×10-2 mol·L-1的DPA溶液，调节混合溶液的pH值为4.0，在室温(17℃)下振荡反应5min。测得合成DPA-LaF3∶Tb纳米粒子的发光寿命为2.95 ms。
　　对合成的DPA-LaF3∶Tb纳米粒子进行表征。根据发光光谱可知，DPA-LaF3∶Tb纳米粒子的最大激发和发射峰位分别为272和546 nm。XRD实验表明，合成了六方晶系的LaF3∶Tb晶体。TEM实验表明，粒子形貌为类球形，平均粒径约15nm。
　　以DPA-LaF3∶Tb纳米粒子为发光探针，基于DNA对纳米粒子的发光猝灭，建立了一种定量分析DNA含量的新方法。当DNA的浓度在0.083～13.0μg·mL-1范围内时，体系发光强度的对数值与DNA浓度之间存在良好的线性关系，方法的检出限为0.02μg·mL-1。用实验建立的分析方法测定了合成样品中DNA的含量，加标回收率为95.6～104％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 稀土发光纳米材料简介

1．1．1 稀土发光纳米材料的发光机理

1．1．2 稀土发光纳米材料的光学特性

1．2 稀土发光纳米材料的合成

1．2．1 水热法

1．2．2 沉淀法

1．2．3 微乳液法

1．2．4 溶胶-凝胶法

1．3 稀土发光纳米材料的表面修饰

1．3．1 无机壳层修饰法

1．3．2 有机配体修饰法

1．4 稀土发光纳米材料在生物分析中的应用

1．4．1 在生物分子检测中的应用

1．4．2 在生物标记中的应用

1．5 DNA的测定方法

1．5．1 分光光度法

1．5．2 荧光分析法

1．5．3 共振瑞利散射法

1．5．4 化学发光法

1．6 本课题的意义和主要内容

第2章 LaF3：Ce，Tb发光纳米粒子的合成

2．1 实验仪器和试剂

2．2 实验方法

2．2．1 主要试剂的配制

2．2．2 LaF3：Ce，Tb纳米粒子的合成及纯化

2．2．3 荧光测定方法

2．3 结果和讨论

2．3．1 LaF3：Ce，Tb纳米粒子的发光光谱

2．3．2 反应温度对LaF3：Ce，Tb发光强度的影响

2．3．3 反应时间对LaF3：Ce，Tb发光强度的影响

2．3．4 柠檬酸钠与稀土离子的摩尔比对LaF3：Ce，Tb发光强度的影响

2．3．5 氟化铵和稀土离子的摩尔比对LaF3：Ce，Tb发光强度的影响

2．3．6 反应溶液pH值对LaF3：Ce，Tb发光强度的影响

2．3．7 铈掺杂量对LaF3：Ce，Tb发光强度的影响

2．3．8 LaF3：Ce，Tb纳米粒子的纯化

2．4 本章小结

第3章 DPA敏化LaF3：Tb发光纳米粒子的合成与表征

3．1 实验仪器和试剂

3．2 实验方法

3．2．1 主要试剂的配制

3．2．2 DPA-LaF3：Tb纳米粒子的制备及纯化

3．2．3 DPA-LaF3：Tb纳米粒子的表征

3．3 结果和讨论

3．3．1 DPA-LaF3：Tb纳米粒子的发光光谱

3．3．2 合成条件的优化

3．3．3 DPA-LaF3：Tb纳米粒子的发光机理

3．3．4 DPA-LaF3：Tb纳米粒子发光寿命的测定

3．3．5 DPA-LaF3：Tb纳米粒子的表征

3．4 本章小结

第4章 DPA敏化LaF3：Tb纳米发光探针测定DNA

4．1 实验仪器和试剂

4．2 实验方法

4．2．1 主要试剂的配制

4．2．2 DPA-LaF3：Tb纳米粒子的制备

4．2．3 标准曲线的制作

4．2．4 合成样品中DNA含量的测定

4．2．5 荧光测定条件

4．3 结果与讨论

4．3．1 DNA对DPA-LaF3：Tb纳米粒子发光光谱的影响

4．3．2 测定条件的选择

4．3．3 标准曲线和检出限的测定

4．3．4 干扰试验

4．3．5 合成样品的测定和回收率试验

4．4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢