胰蛋白酶保护金纳米团簇的制备及其在含硫化合物检测中的研究

摘要

金纳米团簇(Goldnanocluters，AuNCs)通常是指在一定分子层保护下，由几个到几百个金原子组成、尺寸小于2纳米的分子聚集体，是原子和纳米颗粒的联系纽带。作为一种新型的荧光标记纳米材料，金纳米团簇是当前备受瞩目的热点材料。研究表明，金纳米团簇的尺寸达到电子的费米波长，因此具有类似分子的性质，如离散电子能态和量子尺寸效应。采用硫醇、树枝状聚合物、DNA、蛋白质等作为保护剂或模板可合成水溶性好、发光颜色可调的金纳米团簇。其中，以蛋白质为模板合成的金纳米团簇因其生物相容性好、合成条件温和、试剂环境友好而具有良好的发展前景和广阔的应用空间。因此，以蛋白质为模板合成金纳米团簇及并拓展那其在荧光传感检测中的应用研究具有重要意义。本论文选择具有较多氨基的胰蛋白酶作为合成金纳米团簇的保护剂和还原剂还原氯金酸，原位合成胰蛋白酶保护的荧光金纳米团簇(T-AuNCs)。考察所得荧光金纳米团簇的合成条件对所得材料性能的影响，建立胰蛋白酶保护金纳米团簇的合成路线，并系统研究荧光材料性能。基于无机硫化物Na2S对T-AuNCs的荧光猝灭性质，实现对Na2S的快速、灵敏检测。采用荧光分子异硫氰酸荧光素(FITC)与T-AuNCs构建纳米材料表面能量转移(NSET)体系，基于巯基化合物半胱氨酸(CSH)对FITC荧光的恢复性能，建立基于NSET的半胱氨酸传感器。具体工作如下:
　　1.以胰蛋白酶为还原剂和保护剂，利用超声辅助法原位合成具有红色荧光的水溶性金纳米团簇。UV-vis、荧光光谱和TEM表征结果证明了合成的产物为小尺寸的金纳米团簇。考察了合成方法、合成时间、以及胰蛋白酶和氯金酸的摩尔比等合成条件对T-AuNCs荧光性能的影响，确立了最优合成条件。论文对所制备T-AuNCs的性能进行了表征。考察了其荧光激发光谱和发射光谱，结果表明T-AuNCs的最大激发和发射波长分别为500nm、630nm。XPS表征了T-AuNCs中金的价态。以罗丹明B为标准参考物质，计算得到T-AuNCs的荧光量子产率为2.2％。并探究了T-AuNCs荧光信号的pH稳定性。
　　2.基于Au与硫较强的结合力，论文研究了Na2S对T-AuNCs荧光强度的影响。结果表明Na2S对T-AuNCs的荧光有猝灭作用，T-AuNCs抑制的荧光强度与Na2S的浓度分别在0.1-4.0μmol/L、4.0μmol/L-0.7mmol/L范围内呈现良好的线性关系，实现了对Na2S的高灵敏、选择性检测。
　　3.采用有机荧光染料-异硫氰酸荧光素(FITC)为荧光信号指示剂、T-AuNCs为荧光猝灭剂，构筑基于纳米材料表面能量转移(NSET)的CSH传感器。NSET机理为:FITC通过异硫氰酸键附着到T-AuNCs的表面，发生从FITC到T-AuNCs的能量转移，导致FITC的荧光猝灭。CSH检测机理为:当向体系中加入CSH时，由于巯基与T-AuNCs更强的结合力，使得FITC从T-AuNCs表面释放出来，FITC荧光得以恢复。基于这一原理，实现了对CSH的灵敏检测，检测线性范围为50.0pmol/L-10.0μmol/L。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及意义

1．2 本论文主要研究内容

参考文献

第二章 文献综述

2．1 引言

2．2 荧光金纳米团簇的制备

2．2．1 硫醇

2．2．2 高分子聚合物

2．2．3 蛋白质和多肽

2．2．4 DNA

2．3 Au NCs光学性质

2．4 Au NCs在传感检测中的应用

2．4．1 金属离子的检测

2．4．2 阴离子的检测

2．4．3 生物小分子的检测

2．4．4 检测蛋白质

2．5 结论与展望

参考文献

第三章 胰蛋白酶保护金纳米团簇(T-Au NCs)的制备及性能表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．2．3 溶液配制

3．2．4 金纳米团簇的制备

3．2．5 胰蛋白酶活性测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 蛋白质作为还原剂和保护剂原位合成荧光纳米材料的机理

3．3．2 胰蛋白酶性质分析

3．3．3 T-Au NCs合成条件的优化

3．3．4 T-Au NCs基本性能考察

3．4 本章小结

参考文献

第四章 胰蛋白酶保护金纳米团簇在硫化钠检测中的应用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器

4．2．2 实验试剂

4．2．3 Na2S的检测

4．2．4 干扰性研究

4．3 结果与讨论

4．3．1 检测机理

4．3．2 检测动力学研究

4．3．3 Na2S的检测性能

4．3．4 检测选择性

4．4 本章小结

参考文献

第五章 基于异硫氰酸荧光素(FITC)和T-Au NCs纳米材料表面能量转移(NSET)体系的半胱氨酸检测

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验仪器

5．2．2 实验试剂

5．2．3 FITC和T-Au NCs复合物(FITC-Au NCs)的制备

5．2．4 半胱氨酸的检测

5．3 结果与讨论

5．3．1 检测机理

5．3．2 T-Au NCs和FITC浓度的优化

5．3．3 半胱氨酸对FITC及T-Au NCs荧光光谱的影响

5．3．4 半胱氨酸的检测性能

5．4 本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 后续工作展望

攻读硕士期间的科研成果

致谢