组氨酸、谷胱甘肽混合修饰金纳米团簇的光稳定性研究

金纳米团簇(简称金簇)由几到几百个金原子及修饰试剂组成,由于其尺寸接近于电子费米波长,表现出良好的发光特性及生物相容性,是一类新型纳米标记探针。目前,金纳米团簇在生物检测、细胞成像、癌症诊断及治疗等领域受到研究者的广泛关注。然而,对于光照条件下金簇的稳定性还不清楚。在合成组氨酸、谷胱甘肽混合修饰金簇的基础上,系统研究了光照条件下金簇在不同pH(5.0,7.4和9.0)的荧光变化规律,结果表明,在氙灯强光照射下,金纳米团簇的荧光会随着照射时间的增加逐渐降低,在pH 9.0条件下比pH 5.0及7.4时降低更快,说明金簇在pH 5.0及7.4时光稳定性更好。在此基础上,采用紫外-可见吸收光谱、红外光谱等手段研究了光照前后金簇表面基团的变化规律,发现光照后金簇的紫外可见吸收光谱及红外光谱均发生了明显的变化,说明光照导致金簇表面修饰基团发生了变化。当向体系中通入氮气后,金簇最大发射波长处荧光强度随照射时间的变化明显变慢,说明金簇表面基团与溶液中溶解氧发生了反应,导致金簇表面电荷及修饰试剂状态发生变化,从而导致金簇荧光产生猝灭。相关研究结果对于金纳米团簇在生命科学及分析化学等领域的进一步应用具有一定的参考价值。     

碳点在鲁米诺和草酸酯化学发光体系中的研究进展

作为一种无需光、热、声、电、磁激发的自发光现象,化学发光已经在化学分析检测、冷光源、生物成像等领域得到了广泛应用.对于多数化学发光体系而言,其化学发光性质不仅取决于化学反应的底物,更与化学反应中使用的催化剂和发光中间体相关.碳点是一种新型的零维发光碳纳米材料,以其优异的物理化学性质和丰富的结构形貌已在各种化学发光体系中...     

基于聚腺嘌呤单链DNA-金纳米簇的荧光法高灵敏快速检测汞离子

聚腺嘌呤-金纳米簇（聚A-AuNCs）制备简单,快速,且具有优良的荧光性能和光学稳定性。基于聚A单链DNA为模板合成的金纳米簇,构建了一种灵敏、简单、快速的新传感方法用于检测汞离子。以柠檬酸钠为还原剂,通过水浴加热法合成金纳米簇。用荧光光谱仪和透射电镜对金纳米簇的荧光性能和微观形貌进行了表征。结果表明：合成的金纳米簇为球形,分散性良好,平均粒径约为7 nm。金纳米簇在280 nm紫外光激发下,于471 nm处发射出强烈的蓝色荧光,且金纳米簇的光学稳定性良好。溶液在4 ℃下避光保存1个月,金纳米簇的荧光强度变化很小。当汞离子存在时,汞离子与纳米金之间的高亲和力,可以有效地猝灭金纳米簇的荧光。文中讨论了反应体系中缓冲溶液pH值和反应时间对传感器性能的影响,发现缓冲溶液pH值对该方法的影响不大。汞离子对金纳米簇的荧光猝灭反应非常迅速,1 min之内就可以完成,所以后续反应仅需简单的混合即可进行荧光的测定。在最优化实验条件下,对一系列汞离子浓度进行了检测,线性方程为：y=-335.57x+541.35,检测线性范围在0.01~1 μmol·L-1之间,相关系数为0.992 6。根据空白的三倍标准偏差原则确定检测下限为3 nmol·L-1。该方法选择性好,通过9种金属离子的加入对金纳米簇的荧光信号并无明显影响,验证了金纳米簇对汞离子检测的特异性。用该方法检测了环境水样中的汞离子,加标回收率在95.33％~103.8％之间,相对标准偏差（RSD）不大于4%,可用于实际样品中Hg2+的检测。该法仅需将溶液简单混合即可实现对汞离子的检测,具有操作简便、快速、灵敏度高和选择性好等优点。     

氧化反应调控的金纳米簇“关-开”型荧光探针检测过氧化氢和葡萄糖

基于过氧化氢（H₂O₂）氧化单巯基（—S）为双巯基（S—S）,抑制金纳米簇（AuNCs）荧光猝灭,建立了一种灵敏的荧光传感方法用于过氧化氢和葡萄糖（Glu）的检测。DNA为模板合成的金纳米簇作为荧光探针,荧光强度高、稳定且合成简单快速。加入半胱氨酸（Cys）,半胱氨酸上的单巯基可以与金纳米簇发生化学键合反应形成稳定的Au—S键,破坏金纳米簇的结构,导致金纳米簇荧光强度猝灭。但当体系中存在过氧化氢时,将单巯基半胱氨酸氧化成双巯基的胱氨酸。双巯基的胱氨酸不能与金纳米簇发生键合作用,金纳米簇在471 nm处发射出强烈的荧光信号。葡萄糖可以在葡萄糖氧化酶（Gox）的作用下产生过氧化氢,利用该方法进一步开展了对葡萄糖的检测。以金纳米簇荧光强度的变化值F/F₀为纵坐标,过氧化氢或葡萄糖浓度为横坐标,实现了对过氧化氢和葡萄糖的灵敏检测,线性范围分别为10~100和10~200 μmol·L-1,检测下限分别为2.8和3.1 μmol·L-1。选择4种其他糖类化合物和5种金属离子作为干扰物质,均不会抑制半胱氨酸对金纳米簇的荧光猝灭效应,表明该方法具有很好的选择性。用该方法成功检测了胎牛血清样品中的葡萄糖,加标回收率为94.5%~112.7%。此外,该方法可拓展到其他基于酶催化产生过氧化氢体系的分析物检测,如胆固醇、辣根过氧化物酶等,为过氧化氢相关反应的分析提供了一种通用、简便的方法,在临床诊断、食品科学和环境分析等领域具有潜在的应用价值。     

聚集诱导发光增强型金属纳米团簇在生物医学领域的研究进展

近年来,具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)增强性质的金属纳米团簇由于其高光学稳定性和良好的发光性能在生物医学、环境科学等领域展现出广阔的应用前景.然而,当前对于AIE金属纳米团簇的研究还处于起步阶段,其复杂的表面/界面结构和增强发光机理尚不明晰,对其合理的调控制备仍是重...     

C60/SiO2/Chitosan复合纳米粒子的合成及其光致化学发光分析应用

采用反相微乳液纳米粒子合成方法制备了具有光致化学发光活性的C60/SiO2/Chitosan复合纳米粒子.光致化学发光研究显示该复合纳米粒子与鲁米诺的混合溶液能被波长为400 nm的光信号诱导产生鲁米诺的光致化学发光信号,且该发光信号可以被复合纳米粒子表面所吸附的DNA所抑制,据此发现,建立了检测小牛胸腺DNA的光致化学发光新方法.在最佳的实验条件下,光致化学发光信号强度与DNA浓度在1.0×10-9-1.0×10-8mol/L 之间表现出了良好线性.     

基于单个金纳米棒的表面等离子体共振增强单个纳米晶上转换发光

稀土离子掺杂上转换纳米晶在生物成像和光伏领域具有广泛的应用前景,但其较低的上转换效率限制了其应用。利用原子力显微镜探针在纳米尺度下操控单个金纳米棒与单个上转换纳米晶耦合,通过单颗粒光谱学研究了金纳米棒局域表面等离子体共振对纳米晶上转换发光的影响。结果表明纳米晶上转换发光强度对激发光的偏振方向具有强烈的依赖性。当激发光偏振方向平行于金纳米棒长轴时,纳米晶的绿色和红色上转换发光可以分别获得最大增强倍数为18和40的发光增强。     

基于深亚波长双层媒质的钙钛矿量子点荧光增强

近年来,利用金属纳米结构表面等离激元共振提高半导体材料的发光效率取得了重要进展,但是相关结构体系面临着加工技术复杂、重复性差等缺点.本文报道了一种新型超薄、大面积、共振可调的平面双层纳米媒质用于增强量子点发光,其结构由深亚波长厚度、高吸收率特性的氧化铜(CuO)薄膜和金(Au)薄膜构成.实验结果显示,通过改变CuO薄膜...     

利用核壳结构实现纳米颗粒的多色上转换发光

将多色荧光标记技术应用于生物信息检测可实现快速、实时、同步大规模检测目标生物分子的目的,利用上转换纳米粒子作为多色荧光探针可有效地避免生物组织自荧光对检测信号的影响。本文制备了具有核-壳结构的稀土氟化物纳米粒子,并通过在核与壳不同位置共掺杂不同浓度的敏化离子和发光离子来改变发光离子各发射峰之间的相对强度。利用不同颜色和强度的发射光谱实现了纳米粒子的多色上转换发光。利用透射电子显微镜成像、X射线衍射分析、发光光谱等测量手段对多色上转换发光纳米粒子进行了形貌、结构和上转换发光性质的表征。实验结果表明,具有核-壳结构的纳米粒子尺寸小于30 nm,呈球形。在980 nm红外光激发下,纳米粒子呈现从红色到蓝紫色的颜色可变的上转换发光。     

单斜结构纳米CePO4的控制合成与发光性能研究

利用水热法,调节反应体系中PO3-4/Ce3+摩尔比,低温控制合成了单斜结构CePO4纳米棒及花状纳米团簇.用XRD,FE-SEM,DSC-TG和荧光光谱分析了产物的相结构、晶粒尺寸、形貌及发光性能.结果显示,随PO3-4/Ce3+摩尔比的增加,单斜结构CePO4的合成温度降低,其形貌由棒状演变为花状纳米团簇.当PO3-4/Ce3+摩尔比较低时,得到CePO4纳米棒;当PO3-4/Ce3+摩尔比较高时,得到花状纳米团簇.产物的荧光光谱分析显示一维纳米棒的光致发光性能优于花状纳米团簇.原料H3PO4可重复利用,降低了合成CePO4的成本.     

非荧光硫化锌纳米簇的合成与表征

合成硫化锌纳米簇并对其进行表征,建立一种利用硫化锌纳米簇的阳离子交换(CX)反应检测痕量生物分子的方法。采用水热法合成非荧光硫化锌纳米簇(NCCs)并对其进行表征。纳米簇的性能直接影响检测结果。通过透射电镜图像和X射线衍射可知,纳米簇是多孔的,可以通过快速阳离子交换反应从纳米簇中释放大量的Zn2+,在锌响应试剂的作用下产生荧光信号进行荧光检测。其晶体的外部比内部排列松散,有利于快速阳离子交换,其晶体尺寸大小与加热时间有关。通过比表面积检测法测定纳米簇的表面积和孔径表明,最小的纳米簇拥有相对较大的表面积及较高的阳离子交换效率。实验了三种释放方法(酸溶解法、阳离子交换法和微波辅助阳离子交换法)对Zn2+释放性能的影响,结果表明,微波辅助阳离子交换法信噪比较高,操作简便,可用于硫化锌纳米簇免疫测定法中。比较了Zn2+的释放效率和目标结合力与平均直径之间的关系,结果表明纳米簇尺寸为44 nm时表现出最高的阳离子交换效率。结论：所有这些特点,使ZnS纳米簇阳离子交换放大器在痕量生物分子检测方面成为高度灵敏、生物相容性好、低廉环保的检测工具。     

非荧光硫化锌纳米簇的合成与表征

合成硫化锌纳米簇并对其进行表征, 建立一种利用硫化锌纳米簇的阳离子交换(CX)反应检测痕量生物分子的方法。采用水热法合成非荧光硫化锌纳米簇(NCCs)并对其进行表征。纳米簇的性能直接影响检测结果。通过透射电镜图像和X射线衍射可知, 纳米簇是多孔的, 可以通过快速阳离子交换反应从纳米簇中释放大量的Zn2+, 在锌响应试剂的作用下产生荧光信号进行荧光检测。其晶体的外部比内部排列松散, 有利于快速阳离子交换, 其晶体尺寸大小与加热时间有关。通过比表面积检测法测定纳米簇的表面积和孔径表明, 最小的纳米簇拥有相对较大的表面积及较高的阳离子交换效率。实验了三种释放方法(酸溶解法、阳离子交换法和微波辅助阳离子交换法)对Zn2+释放性能的影响, 结果表明, 微波辅助阳离子交换法信噪比较高, 操作简便, 可用于硫化锌纳米簇免疫测定法中。比较了Zn2+的释放效率和目标结合力与平均直径之间的关系, 结果表明纳米簇尺寸为44 nm时表现出最高的阳离子交换效率。结论: 所有这些特点, 使ZnS纳米簇阳离子交换放大器在痕量生物分子检测方面成为高度灵敏、生物相容性好、低廉环保的检测工具。     

流动注射化学发光法测定L-乳酸铝

发现L-乳酸铝对纳米金-酸性高锰酸钾体系化学发光的增强作用,其增强化学发光强度的能力与高锰酸钾及溶液的介质硫酸浓度、金浓度以及蠕动泵的转速、流动注射化学反应体系的流路设计等因素有关,在此基础上首次建立了测定L-乳酸铝的增强化学发光分析法。测定L-乳酸铝的线性范围为7.0×10-5～1.0×10-2g.mL-1,检出限为1.04×10-6g.mL-1(S/N=3),对8.0×10-4g.mL-1的L-乳酸铝标准溶液进行11次平行测定,相对标准偏差(RSD)为1.48%。该法直接用于L-乳酸铝制备合成反应液以及分离纯化废液中L-乳酸铝的测定,其回收率为95.8%～100.4%,本法与GB/T6987.8-2001法进行了对照,结果令人满意。探讨了该化学发光增强作用是由于L-乳酸铝注入体系后,加速了纳米金与酸性高锰酸钾的反应所致。     

酚类物质在鲁米诺-硝酸银-纳米金体系中化学发光行为研究

鲁米诺-硝酸银-纳米金体系有很强的化学发光现象。当向该体系中加入酚类物质,化学发光信号有不同程度的变化。研究发现,酚类物质的—OH可以与纳米金产生相互作用,相互作用的大小与酚类物质所含的—OH数目、位置有关。结合流动注射化学发光法对对苯二酚、邻苯二酚、邻苯三酚进行了测定,检出限分别为4.0×10~(-11),8.0×10~(-10),2.6×10~(-9)g/mL。用加标回收法测定了自来水中的邻苯二酚,回收率在97.5%~105%,相对标准偏差在1.4%~2.5%,结果满意。初步讨论了酚类物质对此体系化学发光强度影响的机理,建立了测定多酚类物质的化学发光分析新方法。     

Con-A诱发的淋巴细胞化学发光

本文以刀豆素 A(ConA)为诱发剂,研究了绵羊肺淋巴液中的淋巴细胞鲁米诺依赖的化学发光现象.结果表明,ConA诱发的淋巴细胞化学发光测定具有迅速、简便和敏感等优点,可作为淋巴细胞活化的检测方法.淋巴细胞悬液(106～107个细胞/ml)1ml、ConA溶液(2mg/ml)0.1ml、鲁米诺溶液(10-3M)50μl为最佳测定体系.多形核白细胞(PMN)混杂可明显增强发光体系的发光强度.因此,测定外周血中的淋巴细胞化学发光,细胞的纯化是一个不可忽视的问题.消炎痛可抑制其发光,说明发光可能与花生四烯酸代谢有关.     

金纳米星/双锥的可控制备、光热转换及体外光热治疗

采用种子生长法,分别制备了金纳米星和金纳米双锥,利用透射电子显微镜、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等对样品进行了表征,并评价了金纳米星和金纳米双锥的光热转换性能、生物相容性以及体外光热治疗性能。结果表明,金纳米星和金纳米双锥的UV-Vis吸收峰位于808 nm和815 nm左右。在808 nm激光辐照下,光热转换效率分别为48.43%和53.68%。细胞实验表明,金纳米星和金纳米双锥具有良好的生物相容性。808 nm激光辐照5 min后,MCF-7细胞存活率分别降至22.54%和13.73%;且在同等条件下,金纳米双锥具有更加优异的光热治疗性能,是一种安全、高性能的肿瘤光热治疗用纳米探针材料。     

硫醇衍生化的纳米金与癌胚抗原相互作用的光学分析

纳米金已在在药物靶向传输体系、疾病检测、分子识别、生物标签等领域有着广泛的应用,但是,由于纳米金的表面效应,大量的表面原子具有巨大剩余成键能力,使得纳米金粒子较容易团聚、沉聚,影响了其稳定性。为了实现对肿瘤靶标之一-癌胚抗原的痕量检测,需要制备出对癌胚抗原检测具有良好的增色效应与荧光增敏效应的纳米材料。该工作采用纳米金的硫醇衍生法制备了一种新型的硫醇衍生化的纳米金材料,并对此新型硫醇衍生化的纳米金材料的特性用透射电子显微镜,紫外-可见吸收光谱,荧光发射光谱和红外光谱等方法进行了研究。紫外-可见吸收光谱,荧光发射光谱的实验结果表明,在新的配体乙二硫醇存在下,有更多的电子从配体的轨道跃迁到与中心离子相关的轨道上,导致荧光增强。这种新型硫醇衍生化的纳米金与癌胚抗原作用时表现出增色效应与荧光增敏效应,而纳米金与癌胚抗原作用时看不到这种增色效应与荧光增敏效应。红外方法的研究结果表明,这种材料的蛋白增色机理为当硫醇衍生化纳米金与癌胚抗原蛋白作用时,体系中蛋白的—OH表现出更多的面外弯曲振动,有利于电子从硫醇衍生化纳米金配合物向蛋白转移而导致其增色和荧光增敏效应。因而这种新的硫醇衍生化纳米金材料比纳米金将具有更好的生物检测应用价值。     

基于贵金属纳米簇的电化学发光传感器在生命分析中的应用

为了更好地研究贵金属纳米簇的合成机理、扩展贵金属纳米簇-电化学传感器的应用,阐述和比较了贵金属纳米簇的制备方法、电化学发光原理及特点,重点介绍了贵金属纳米簇-电化学传感器在生命分析领域的应用进展及本课题组相关研究,并展望了其发展和应用前景,以期为贵金属纳米簇电化学传感器在生命分析中的研究提供一定的参考。     

金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术，已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜，调控退火温度和时间，将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢，控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底，方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层，具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应，150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。研究表明：相同条件下150～180 ℃退火，金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛；退火温度190～210 ℃时，形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示：大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220 ℃退火后，金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛，岛间距也随之增大，导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减，220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制，分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系，为该基底的应用研究奠定基础。     

大尺寸硫醇配体保护金团簇的激发态动力学研究

纳米金团簇作为桥梁连接了金纳米粒子和单个金原子,对于揭示表面等离子激元共振和金属键的来源具有重要意义。有机配体保护的纳米金团簇为理解金纳米粒子从金属性质到非金属性质的转变提供了理想的研究对象,而处于转变区域的金团簇的激发态动力学还尚待研究。在本文中,我们总结了表现出分子性质,并且尺寸较大（大于100 个金原子）的纳米金团簇的激发态动力学,同时将其与表现出金属性质的金纳米粒子的激发态动力学进行比较。本文通过对处于转变区域的金团簇的电子和振动动力学的描述,进一步讨论了其电子结构。对大尺寸纳米金团簇激发态弛豫机理的深入理解,将有助于理解金属纳米团簇和纳米粒子的光学性质,从而进一步推动这一类功能材料的设计和应用。