具有各向异性结构的金纳米粒子的合成及其作为光学探针的应用

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本论文的工作主要围绕具有各向异性结构的金纳米粒子的制备及其与金纳米簇的相互作用进行研究,用于对各种目标物的光学传感。论文内容包括以下五个部分:  第一部分:绪论。介绍了本文工作中应用的具有各向异性结构的金纳米粒子(如金纳米棒、花状金纳米粒子等)和金纳米簇的基本性质、应用与合成方法。最后对本论文的选题意义与研究内容进行了简要概括。  第二部分:在本章中,我们使用谷胱甘肽( GSH)包覆的金纳米簇(AuNCs@GSH)与氨基修饰的金纳米棒(AuNRs)形成荧光共振能量转移(FRET),在近红外区对谷胱甘肽S-转移酶(GST)实现了turn-on型荧光传感。金纳米簇与金纳米棒之间通过静电作用相互吸引,调节金纳米棒的最大吸收波长,使之与金纳米簇的荧光发射光谱达到最大重叠,以实现高效率的FRET(约为70%)。当加入目标物谷胱甘肽S-转移酶(GST)后,谷胱甘肽S-转移酶与谷胱甘肽之间可以发生特异性结合,表面连接了谷胱甘肽S-转移酶的金纳米簇与金纳米棒分离,FRET过程被破坏,金纳米簇的荧光恢复。该方法对谷胱甘肽S-转移酶的测定在2-100nM具有线性关系,检测限可达1.5nM。  第三部分:我们以碘代硫代乙酰胆碱(ATCl)为包覆试剂,在常温下一步合成了具有珊瑚状结构的金纳米粒子(coralline GNs)。珊瑚状金纳米粒子的尺寸约为120nm,在288nm和352nm处具有强吸收峰。在二氢硫辛酸包覆的金纳米簇(AuNC@DHLA)的诱导下,珊瑚状金纳米粒子会发生形变,生成尺寸约为62nm的球状金纳米粒子,这一过程伴随着由浅黄到深红的明显的颜色变化。乙酰胆碱酯酶(AChE)能够水解硫代乙酰胆碱,阻碍珊瑚状金纳米粒子的合成,进而可以对上述形变过程进行抑制。我们利用有机磷农药(OPs)与乙酰胆碱酯酶的特异性结合,通过有机磷农药的浓度调节乙酰胆碱酯酶的活性,进而达到对珊瑚状金纳米粒子形变的调控,以此实现对有机磷农药的比色传感,本工作对马拉硫磷(malathion)的检测限为0.3nM,对对硫磷(parathion)的检测限为0.1nM。  第四部分:碘代硫代乙酰胆碱(ATCl)包覆的珊瑚状金纳米粒子(coralline GNs)在二氢硫辛酸包覆的金纳米簇(AuNC@DHLA)的诱导下,会发生形变,生成球状金纳米粒子。通过巯基化合物的引入,可以抑制珊瑚状金纳米粒子的形变过程,根据球状金纳米粒子在530nm处吸收峰强度的变化,对生物硫醇进行测定。本工作对半胱氨酸(Cys)、谷胱甘肽(GSH)、同型半胱氨酸(Hcy)的检测限分别为0.2μM、1.8μM、0.3μM。  第五部分:我们以氯化胆碱和卤化钾为包覆试剂,考察了几种不同卤离子(Cl-, Br-, I-)对珊瑚状金纳米粒子合成的影响,我们发现在KCl存在下只能制备球状金纳米粒子,在KBr和KI存在下可以合成珊瑚状金纳米粒子,我们首次合成了基于Au-Br-季铵盐相互作用的珊瑚状金纳米粒子(Br-coralline GNs),在290-380nm的范围内,随着Br-浓度的增大,Br-coralline GNs具有位置可调吸收峰。我们将Br-coralline GNs在AuNC@DHLA诱导下的形变用于对生物硫醇的检测,本工作对半胱氨酸(Cys)、谷胱甘肽(GSH)、同型半胱氨酸(Hcy)的检测限分别为0.4μM、1.4μM、0.6μM。
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