【摘 要】
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重金属汞和葡萄糖都是人们日常生活中重点关注的对象,传统的分析检测法有色谱法、原子吸收光谱法和质谱法等,但这些方法存在仪器操作复杂、前处理时间长和外界干扰大等缺点,所以开展对重金属和葡萄糖分子的快速识别和检测研究具有重大意义。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种很有前途的非破坏性分析技术,可以实现具有化学特异性的单分子检测,该技术已被广泛应用于生物医学、食品安全、环境健康等领域,但是基于SERS识别检
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重金属汞和葡萄糖都是人们日常生活中重点关注的对象,传统的分析检测法有色谱法、原子吸收光谱法和质谱法等,但这些方法存在仪器操作复杂、前处理时间长和外界干扰大等缺点,所以开展对重金属和葡萄糖分子的快速识别和检测研究具有重大意义。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种很有前途的非破坏性分析技术,可以实现具有化学特异性的单分子检测,该技术已被广泛应用于生物医学、食品安全、环境健康等领域,但是基于SERS识别检测不同价态元素或手性分子是一项面临巨大挑战的问题。基于此,本文设计了两种SERS探针,并将其分别应用于不同形态金属汞和手性葡萄糖分子的识别和检测,主要研究内容如下:(1)汞物种形成在环境和生物分析中具有重要意义,因为其在人体中的毒性和代谢行为因物种而异。在这里,我们提出了一种基于价态介导的对氨基苯硫酚(PATP)修饰的金纳米棒(GNRs@PATP)形态转变的汞(Hg2+)和甲基汞(CH3Hg+)形态分析的双传感策略。在PATP的帮助下,Hg2+可以被还原,在GNRs表面发生汞齐反应形成金汞合金。这种金属涂层可防止GNRs聚集,表现出纵向SPR峰的蓝移。此外Hg2+的存在会触发PATP转化为p,p’-二巯基偶氮苯(DMAB),从而产生明显的表面增强拉曼散射(SERS)信号输出。相比之下,由于NH2-Hg+相互作用的高亲和力,Hg+与PATP的氨基反应并促进GNRs自组装,导致在930 nm处形成新谱带。基于GNRs和汞物种之间的共同和分离相互作用,开发了一种“开启”SERS方法和比色法,分别用于Hg2+和Hg+检测,检测限(LOD)为3.2 f M和0.3 n M。该传感系统显示出对Hg2+和CH3Hg+的选择性响应。通过对环境水、食品和生物样品中汞的形态分析进一步验证了该探针的检测性能。(2)葡萄糖是人生命体中不可缺少的一种营养物质,然而D/L葡萄糖的最大差异是羟基位置的分布,因此实现手性葡萄糖分子的筛选意义重大。在本章中,我们合成了一种具有AIE效应的SERS探针分子来识别检测手性葡萄糖。在此,合成了一种四苯乙烯核三硼酸苯硫酚(TPECTA)作为具有AIE特性和SERS活性的SERS探针,当TPECTA与D-葡萄糖分子低聚时,导致荧光信号大幅增强,但当与L-葡萄糖低聚时并不能引起这么强的荧光信号增强;同时探针分子通过Au-S键形成功能化的金纳米棒(GNRs@TPECTA),所构建的纳米材料通过酯化反应识别葡萄糖。基于所构建探针分子,开发了一种区分识别手性葡糖糖的双传感策略,同时当D/L-葡萄糖在同一体系中时,能分析它们的百分含量。该双传感策略可视化的区分了手性葡萄糖并且保证了手性葡萄糖检测的准确性。这为开发新型高效手性识别传感器提供了新思路,同时对了解有机对映异构体在无机纳米材料表面的对映选择性行为提供了潜在的应用价值。
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