金纳米棒的表面改性及与H_2O_2的作用

通过调控过氧化氢与金纳米棒相互作用时溶液的H~+和Br~-浓度,考察了过氧化氢刻蚀金纳米棒的条件.通过静电相互作用将聚苯乙烯磺酸钠修饰到带正电的金纳米棒表面,并探讨了表面配体变化对过氧化氢与金纳米棒相互作用的影响,比较了聚苯乙烯磺酸钠浓度改变对过氧化氢刻蚀金纳米棒所引起的等离子体吸收峰的变化.结果表明,过氧化氢与金纳米棒作用过程中,H~+浓度增加可以加快刻蚀反应速率,Br~-起到稳定金离子的作用.采用聚苯乙烯磺酸钠修饰抑制了过氧化氢对金纳米棒的刻蚀,当聚苯乙烯磺酸钠与金纳米棒表面的CTAB完全作用后,复合材料电位接近零,金纳米棒的稳定性降低,继续增加聚苯乙烯磺酸钠的量至电位为负,复合材料稳定性增加.     

基于谷胱甘肽修饰的金纳米簇选择性检测铜离子

建立了一种基于谷胱甘肽(GSH)包裹的金纳米簇(AuNCs)高选择性检测水中和血清中铜离子(Cu²⁺)的方法。Cu²⁺与AuNCs配体上的氨基(NH₂)和羧基(COOH)发生配位作用,阻断配体-金属间或配体-金属-金属间的电荷转移,导致AuNCs的荧光猝灭; EDTA与Cu²⁺具有更强的配位作用,可将Cu²⁺从AuNCs表面移除,使AuNCs荧光恢复。本研究中, AuNCs发射红色荧光,避免了复杂生物基质背景荧光的干扰,在pH=5.5的条件下,可快速、灵敏、高选择性地检测Cu²⁺,检出限为23 nmol/L。血清和水样中Cu²⁺的加标回收率为96.2%～100.1%。本方法在药物分析、环境监测、临床诊断等方面具有广阔的应用前景。     

金纳米棒的生长及与FeCl_3的作用

采用三氯化铁选择性刻蚀法获得了预定长径比的金纳米棒.相比于晶种生长法,三氯化铁选择性刻蚀法可以更加简便快捷地调控金纳米棒形貌.以三氯化铁为刻蚀剂的刻蚀反应优先发生在金纳米棒尖端,这是因为金纳米棒尖端反应活性更高且表面活性剂钝化作用更弱.通过控制刻蚀反应时间及刻蚀剂浓度,可以精确调控金纳米棒的长径比.实验结果表明,增加刻蚀剂浓度、卤素离子浓度以及升高反应温度可以加快刻蚀反应速率.进一步讨论了金属离子的刻蚀作用机理.     

基于金纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子

采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于Fe³⁺和Cu²⁺的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe³⁺和Cu²⁺通过与KI溶液反应,将I-氧化成I2。I2刻蚀AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe³⁺和Cu²⁺的检测。结果表明,反应温度为50℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L^-1 HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L^-1 KI溶液,与2 mL 500 μmol·L^-1 Fe³⁺或30 μmol·L^-1 Cu²⁺反应25或90 min,可将AuNRs刻蚀至LSPR吸收峰消失。该方法对Fe³⁺和Cu²⁺检测具有高选择性和准确性,对于Fe³⁺、Cu²⁺共存体系的检测,可通过加入适量F-与Fe³⁺生成配合物[FeF₆]^3-完成对Fe³⁺的化学掩蔽,消除Fe³⁺的干扰,实现共存体系中Cu²⁺的准确检测。     

基于金纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子

采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于 Fe³⁺和 Cu²⁺的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe³⁺和 Cu²⁺通过与 KI溶液反应,将 I^-氧化成 I₂。I₂刻蚀 AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe³⁺和Cu²⁺的检测。结果表明,反应温度为50℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L^-1 HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L^-1 KI溶液,与 2 mL 500 μmol·L^-1 Fe³⁺或 30 μmol·L^-1 Cu²⁺反应 25或 90 min,可将 AuNRs刻蚀至 LSPR 吸收峰消失。该方法对 Fe³⁺和 Cu²⁺检测具有高选择性和准确性,对于 Fe³⁺、Cu²⁺共存体系的检测,可通过加入适量 F-与 Fe³⁺生成配合物[FeF₆]3^-完成对 Fe³⁺的化学掩蔽,消除Fe³⁺的干扰,实现共存体系中Cu²⁺的准确检测。     

金纳米球和金纳米棒的制备及其光热催化性能

以氯金酸(HAuCl_4)为原料,硼氢化钠(NaBH_4)为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)为稳定剂制备了尺寸5 nm的金纳米球;以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂和油酸钠(NaOL)稳定剂,用种子生长法制备了不同长径比(R=2.5~4)的金纳米棒。在2 W·cm~(-2)的808 nm激光照射10 min条件下,C(0.4 mg·mL~(-1))浓度金纳米球溶液升温10.2℃,该溶液可催化血液中亚硝基硫醇释放NO,最大释放量可达1.42 nmol·L~(-1);相同光热及催化条件下,C(0.4 mg·mL~(-1))浓度金纳米棒(R=3.01)溶液升温41.3℃,该溶液催化血液中亚硝基硫醇释放NO最大释放量可达1.89 nmol·L~(-1)。金纳米球和金纳米棒的光热及催化性能随着浓度增加而增强,金纳米棒的光热及催化性能要优于金纳米球。     

银包金纳米棒的形成及维生素C的局域等离子体共振吸收位移测定法

本文以金纳米棒作为信号感应载体,在pH9.4弱碱性条件下通过维生素C还原AgNO3从而在金纳米棒表面形成包裹层,进而改变金纳米棒的等离子体共振吸收位移,据此建立了一种快速、简单、灵敏的维生素C的等离子体共振吸收位移测定法.方法的线性范围为0.25～10.0μmol/L,检出限(3σ)为0.12mol/L.该方法成功用于维生素C片剂分析,加标回收率95.4%～106.0%.与药典方法进行对比,有满意的精密度和准确度.     

金纳米棒——从可控制备与修饰到纳米生物学与生物医学应用

金纳米棒因其独特的光学活性(纵向和横向两个等离子体共振吸收峰,可调范围从可见光区到近红外区)、长径比可调,表面易于修饰,生物相容性良好而使得其在纳米生物学和生物医学等领域具有广泛的应用前景。金纳米棒的合成及表面修饰直接决定着其物理化学性质,进而影响其生物相容性及其在生物医学中的应用。本文综述了金纳米棒的可控制备方法(包括模板法、电化学法、光化学法和晶种法)、表面可控修饰方法及其在纳米生物学和生物医学中的应用新进展,重点总结了金纳米棒的表面可控修饰及其在分子探针、生物传感、生物成像、药物载体、基因载体和光热疗法的最新研究进展。最后针对金纳米棒在生物应用过程中的一些瓶颈问题(如:特异性识别能力需要增强和荧光量子产率尚待提高等)提出了将手性分子或智能聚合物引入到金纳米棒表面进行可控修饰,以期增强其特异性识别能力并提高荧光量子产率,为金纳米棒的发展提供了新的思路。     

无种子法纳米金棒的制备及其对肿瘤细胞光热治疗效应研究

采用简便快捷的无种子法一步完成了纳米金棒的制备. 通过改变实验条件可以调控纳米金棒的吸收峰从可见到近红外转移. 将巯基聚乙二醇（PEG-SH）置换金棒表面的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）分子,大大提高了金棒的生物相容性. 制备的纳米金棒在近红外（NIR）光照射下对肿瘤细胞有很好的杀伤效果.研究结果为纳米金棒用于抗肿瘤治疗提供了实验基础.     

无种子法纳米金棒的制备及其对肿瘤细胞光热治疗效应研究

采用简便快捷的无种子法一步完成了纳米金棒的制备.通过改变实验条件可以调控纳米金棒的吸收峰从可见到近红外转移.将巯基聚乙二醇(PEG-SH)置换金棒表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分子,大大提高了金棒的生物相容性.制备的纳米金棒在近红外(NIR)光照射下对肿瘤细胞有很好的杀伤效果.研究结果为纳米金棒用于抗肿瘤治疗提供了实验基础.     

静电组装金纳米粒子制备局域表面等离子体共振传感膜

采用聚电解质自组装技术制备局域表面等离子体共振(LSPR)传感膜的方法, 在玻璃基片上依次沉积聚电解质PDDA, PSS和PVTC, 并通过静电吸附构建胶体金纳米粒子自组装膜形成LSPR传感膜. 利用扫描电镜对LSPR传感膜表面形貌以及膜中金纳米粒子的粒径进行了表征, 同时通过紫外-可见消光光谱对其灵敏度和渗透深度等重要参数进行检测. 研究结果表明, 所制备的LSPR传感膜粒子分布均匀、单分散性好、稳定性高、重现性好; 消光峰位对样品溶液折射率的检测灵敏度为71 nm/RIU, 相应的峰强检测灵敏度为0.21 AU/RIU, 对表面吸附层的渗透深度约为16 nm.     

AuNPs/PNIPAM复合颗粒的制备及其温敏性质

将金纳米颗粒(AuNPs)组装到聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶微球表面制备出AuNPs/PNIPAM复合颗粒. 将PNIPAM 凝胶的温敏特性与AuNPs的光学性质结合, 通过改变温度调节AuNPs的局部表面等离子共振(LSPR)吸收峰位置. 研究结果表明, 温度升高使AuNPs的LSPR吸收峰发生红移, 并且这种效应是可逆的. 同时发现, AuNPs的光学性质还可以作为表征PNIPAM水凝胶微球温敏行为的一种手段. 利用透射电镜、紫外-可见光谱仪及动态光散射仪对AuNPs/PNIPAM复合颗粒的形貌、光学性质、粒径变化等进行了分析.     

High-sensitivity Mercury Ion Detection System Using Unmodified Gold Nanorods

Hg²⁺ is one of the most universal and severe toxic metal pollutants. Here we reported a high-sensitivity and rapid method for detection of Hg²⁺. The technique was based on the localized surface plasmon resonance property of gold nanorods. Neither modification of gold nanorods nor separation of analyte was necessary. The longitudinal absorption peak of gold nanorods presented a linear blue shift as Hg²⁺ concentration increased. The blue shift of longitudinal absorption peak was due to the changes of both aspect ratio and medium dielectric constant. The sensor had a wide linear interval ranging from 285 nM to 8.00 μM, the detection limit was as low as 112 nM, and the sensitivity was 30.48 nm μM^μ1, which were comparable to the performance of the modified sensors.     

负载金纳米粒子的聚苯乙烯/聚丙烯酸微球的合成及pH响应性能

以两步聚合法合成的聚苯乙烯(PS)/聚丙烯酸(PAA)核-壳结构复合微凝胶为载体, 硼氢化钠为还原剂, 柠檬酸钠为稳定剂, 通过原位控制性还原获得pH敏感性微凝胶负载纳米金粒子的PS/PAA-Au复合材料. 研究发现, 不同酸碱条件时, 复合微凝胶壳层高分子链的溶胀/收缩变化, 不仅可以调节纳米金粒子的表面等离子吸收, 还可以调节反应底物的扩散传质, 即借助载体微环境的变化来调控纳米金光学性能和催化性能, 从而实现复合纳米金材料的pH调控性.     

Ag@SiO2纳米颗粒的制备及其在H2O2检测上的应用

利用柠檬酸三钠还原硝酸银制备了银纳米颗粒(AgNPs),然后通过氨水水解正硅酸乙酯(TEOS)的方法,在AgNPs上沉积SiO2,制备出以Ag为核,SiO2为壳的复合纳米颗粒(Ag@SiO2).调节TEOS用量,可以控制SiO2层的厚度.根据AgNPs的局域表面等离激元共振(LSPR)效应,将制得的Ag@SiO2颗粒用于H2O2的检测,检测下限为1μmol/L,并可以通过控制SiO2层的厚度方便地调节Ag@SiO2颗粒与H2O2反应的速率.与传统方法相比,具有简单、快速、成本低的优点.分别运用TEM、紫外-可见分光光度计对反应前后Ag@SiO2颗粒形貌及反应过程中其LSPR吸收的变化进行了表征.     

Stimuli-responsive hydrogel-silver nanoparticles composite for development of localized surface plasmon resonance-based optical biosensor

In this paper, the development of a localized surface plasmon resonance (LSPR)-based optical enzyme biosensor using stimuli-responsive hydrogel-silver nanoparticles composite is described. This optical enzyme biosensor was constructed by immobilizing glucose oxidase (GOx) into the stimuli-responsive hydrogel. When a sample solution such as glucose was applied to the surface of this optical enzyme biosensor, the interparticle distances of the silver nanoparticles present in the stimuli-responsive hydrogel were increased, and thus the absorbance strength of the LSPR was decreased. Furthermore, hydrogen peroxide, which was produced by the enzymatic reaction, induced the degradation of highly clustered silver nanoparticles by the decomposition of hydrogen peroxide. Hence, a drastic LSPR absorbance change, which depends on the glucose concentrations, could be observed. On the basis of the abovementioned mechanism, the characterization of the LSPR-based optical enzyme biosensor was carried out. It was found that the LSPR-based optical enzyme biosensor could be used to specifically determine glucose concentrations. Furthermore, the detection limit of this biosensor was 10 pM. Therefore, this LSPR-based optical enzyme biosensor has the potential to be applied in cost-effective, highly simplified, and highly sensitive test kits for medical applications.     

Fabrication of core-shell structured nanoparticle layer substrate for excitation of localized surface plasmon resonance and its optical response for DNA in aqueous conditions

LSPR from nanostructured noble metals such as gold and silver offers great potential for biosensing applications. In this study, a core-shell structured nanoparticle layer substrate was fabricated and the localized surface plasmon resonance (LSPR) optical characteristics were investigated for DNA in aqueous conditions. Factors such as DNA length dependence, concentration dependence, and the monitoring of DNA aspects (ssDNA or dsDNA) were measured. Different lengths and concentrations of DNA solutions were introduced onto the surface of the substrate and the changes in the LSPR optical characteristics were measured. In addition, to monitor the changes in LSPR optical characteristics for different DNA aspects, a DNA solutions denatured by means of heat or alkali were introduced onto the surface, after which optical characterization of the core-shell structured nanoparticle substrate was carried out. With this core-shell structured nanoparticle layer for the excitation of LSPR, the dependence upon specific DNA conditions (length, concentration, and aspect) could be monitored. In particular, the core-shell structured nanoparticle layer substrate could detect DNA of length 100-5000 bp and 400-bp DNA at a concentration of 4.08 ng mL⁻¹ (1 × 10⁷ DNA molecules mL⁻¹). Furthermore, the changes in LSPR optical characteristics with DNA aspect could be monitored. Thus, LSPR-based optical detection using a core-shell structured nanoparticle layer substrate can be used to determine the kinetics of biomolecular interactions in a wide range of practical applications such as medicine, drug delivery, and food control.     

纳米金增强SPR检测产毒赭曲霉中PKS基因的特异性碱基

基于双通道表面等离子体子共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器,分别采用直接法和金纳米粒子作为传感层的方法,通过检测赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)合成初期阶段表达的聚酮合成酶(polyketide synthase,PKS)基因的25个特异性碱基的寡核苷酸链,建立了一种高灵敏、间接检测OTA的新方法.同时考察了6-巯基己醇(6-mercapto-1-hexanol,MCH)作为封闭液对SPR响应信号的影响.结果表明,直接法的检测限为12.5 nmol/L,MCH的加入可使响应信号有所增强,使用金纳米粒子作为传感层的检测下限为0.25 nmol/L,与直接法相比较灵敏度提高了50倍,与以往使用金纳米粒子标记抗体或抗原相比,其作为传感层也能大大提高SPR检测灵敏度,且操作简单易行.