金属增强的稀土荧光探针制备及其应用

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荧光分析由于简便、检测灵敏度高等优点,在生命科学、医学、食品安全、环境保护等领域有着极为广泛的应用。传统的荧光分析主要使用各种有机染料分子,有机染料分子的激发波长与发射波长靠近,Stokes位移小(20 nm~30 nm),检测时容易受到激发光的干扰,有机染料分子还容易发生光漂白,导致荧光强度降低。另外,荧光分析中,尤其是生物样品的荧光分析中,背景荧光几乎覆盖大多数染料分子发射光谱的范围(350nm~600nm),将产生非特异性的荧光干扰,这些不足限制了荧光分析的许多应用。  稀土离子的荧光具有大的Stokes位移,窄的发射峰,长的荧光寿命,长荧光寿命允许时间分辨荧光分析,通过延迟测量,可充分衰减短荧光寿命的背景荧光和各种非特异性荧光,获得比常规荧光分析更高的信噪比。基于稀土离子的荧光已广泛应用于各种荧光分析。  近年来发现,金属增强荧光效应能大幅度增强荧光分子的荧光强度,显著提高荧光分析的灵敏度,具有巨大的应用前景,已受到了广泛关注。对金属增强荧光效应的研究表明,金和银具有较好的荧光增强效应,然而,目前大多数金属增强荧光效应的研究主要是将金和银沉积到石英或玻璃表面形成金属膜,液相中金属增强荧光效应的研究和应用还很少。我们将金属增强荧光效应与稀土荧光探针相结合,研究了金属增强的稀土荧光探针及其在液相中的应用,发展了金属增强荧光检测水溶液中四环素和吡啶二羧酸的荧光传感器,主要研究结果如下:  (1)我们分别以金纳米粒子和银纳米粒子作为增强基质,合成了Eu3+修饰的金纳米粒子(AuNPs-Eu3+)和Eu3+修饰的银纳米粒子(AgNPs-Eu3+),检测水和蜂蜜中的四环素。结果发现,金纳米粒子使Eu3+-四环素络合物的荧光强度增加了40倍,银纳米粒子使Eu3+-四环素络合物的荧光强度增加了50倍。利用AgNPs-Eu3+作为荧光探针检测水溶液中四环素的检测限达到30nM,动力学范围为30nM~2μM。利用AgNPs-Eu3+检测蜂蜜中的四环素,最低检测浓度达到40 nM。  (2)炭疽杆菌具有高传染性和致死率,能作为危险的生物武器。我们利用银纳米粒子作为金属增强基质,发展了一种检测炭疽杆菌标志物吡啶二羧酸(DPA)的分析方法。研究了不同金属纳米粒子以及不同尺寸的金属纳米粒子的增强效果。结果显示,20nm银纳米粒子增强Tb3+-DPA络合物的荧光最强,荧光强度提高了6倍。利用银纳米粒子的荧光增强效应,检测DPA的检测限达到10nM,比常规利用Tb3+-DPA荧光反应检测DPA的方法的灵敏度高6倍。
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