几种纳米探针的设计合成及其性能研究

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纳米材料是一种指在三维空间中至少有一维处于(0.1-100nm)或由纳米颗粒作为一个基本单元组成的一种材料。随着现代纳米科学以及其他纳米工艺的进步和飞速发展,当前纳米材料引起了人们极大关注,目前已将其用于能源、环境、食品工业、医药等不同领域。纳米材料因其尺寸较小而具有许多特性,其中基于优良的生物相容性和独特的光学性能使得纳米材料在分析传感领域有着巨大的研究价值和发展空间,当前纳米材料己被广泛应用于细胞/活体成像,生命活性物质分析,环境监测等领域。随着人类活动日益增加,环境污染物的排放也逐渐增加,伴随而来的环境污染已严重危害到人体健康。其中以四环素类抗生素(TCs)为代表的有机污染物滥用、以重金属离子Hg2+为代表的无机污染物危害问题均十分严峻,因此迫切需要发展用于TCs和Hg2+的检测平台。基于此,本文提出了利用纳米材料构建用于检测TCs和Hg2+的纳米探针。基于纳米材料构建的纳米探针不仅具有环境友好性、同时具有合成简单且灵敏度高等特性。具体开展的研究工作如下:(1)基于牛血清白蛋白(BSA)作为稳定剂合成了金纳米团簇(BSA-AuNCs),利用BSA-AuNCs本身的红色发光作为参考信号,同时BSA对TCs具有荧光增敏作用,因此基于BSA对强力霉素(DC)的选择性敏化可将BSA-AuNCs用以构建选择性检测DC的纳米比率传感器。DC作为一种半合成的TCs与天然TCs相比,其具有抗菌活性好、穿透力强、分布广泛、生物利用度高及消除半衰期长等优点。目前作为一种饲料添加剂以促进动物生长的DC已被广泛应用于畜牧业中,然而在动物源性食品如肉、奶、蛋中的DC残留可对人类健康造成严重威胁,因此,开发有效的用于动物源性食品中DC浓度检测的方法具有重要意义。基于BSA-AuNCs构建的DC选择性检测纳米比率探针具有合成简单(一锅法)、响应时间短(1 min)以及检测限低(36 n M)等优点。本工作最后将BSA-AuNCs用于检测鱼肉样品中的DC以提高实际应用性,并进一步制作了测试条以方便使用。因此,在这项工作中提出了可高选择性检测DC的纳米比率探针。(2)由BSA和ZIF-8组成了灵敏度高的纳米比率探针,该探针结合荧光和散射信号利用DC与ZIF-8中Zn2+配位可引起其分解,从而导致二级散射引号(SOS)降低,同时ZIF-8和BSA对DC具有双重荧光增敏作用可导致荧光信号增强,从而构建可高选择性及高灵敏度检测DC的纳米比率探针。该探针基于BSA的选择性荧光增敏作用可选择性地检测TCs中的DC,同时用于BSA和ZIF-8的双重敏化作用可大大提高检测性能。该探针为构建DC比率传感器提供了一种新策略,同时为检测动物源性食品中的DC开发了具有高选择性和高灵敏度(3.4 n M)检测的比率传感平台。本工作最后将该比率传感器用于检测鱼肉和牛奶样品中的DC以提高实际应用性。因此,在这项工作中提出了一种新的策略,以设计在其他TCs中高选择性及高灵敏度检测DC的纳米比率探针。(3)合成了由二氧化锰纳米片和巯基甘油(MTG)组成的高灵敏纳米比色探针,该探针基于MnO2纳米片可以被还原性物质(巯基化合物、H2O2和抗坏血酸)分解为Mn2+,从而导致颜色改变以及巯基与Hg2+作用形成Hg-S能够抑制MnO2纳米片的分解构建了可比色检测Hg2+纳米探针。Hg2+作为毒性最强的重金属离子之一,通常主要通过食物链富集至人体中从而阻碍人体细胞的正常活动。因此,迫切需要开发具有可视化且灵敏度高的探针用于Hg2+的检测。通过结合MnO2纳米片和MTG构建的用于检测Hg2+纳米比色探针,具有合成简单(室温下一步反应)及检测限低(0.7μM)等优点。该探针已被成功用于检测自来水中的Hg2+,同时还进一步将探针制成试纸条以方便使用。因此,这项工作开发了一种用于Hg2+检测的简单且灵敏的纳米比色探针,为将来在环境中检测Hg2+提供了希望。
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