硒化铜纳米等离子体光散射光谱探针在肝素和汞离子检测中的应用研究

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探针光谱分析是近年来分析化学领域的重大研究领域。根据探针的组成、形状和性质,光谱探针有很多种类别。近年来,有关半导体纳米光谱探针如量子点、碳点的研究已经取得了辉煌的成绩,在生物传感与器件、生物医学成像等领域得到了广泛应用。硫属铜化物(Cu2-xE,E=S,Se,Te,0≤x≤1)作为一类新型的p型半导体纳米材料,由于其价格低廉、毒性较低、具有良好的生物相容性及特殊的光电性质而备受关注,被广泛应用于光热治疗、分析传感和生物成像等领域。非化学计量的硒化铜纳米颗粒(Cu2-xSe NPs)作为硫属铜化物的重要代表之一,因其独特的高度铜缺陷结构,使其在近红外区(NIR)呈现出强烈的局域表面等离子体共振(LSPR)性质。虽然Cu2-xSe NPs的很多性质已被充分研究并广泛应用于多个领域,但还有很多潜能未被开发,比如对其光散射性质的研究和应用尚不充分,特别是有关其等离子体光散射性质的探讨存在不完善、不充分,机制不清楚等问题。因此将其发展为一种新型的等离子体光散射光谱探针并拓展其在光散射分析领域的应用对其散射性质的研究具有重要意义。鉴于此,本文基于Cu2-xSe NPs的等离子体光散射性质,建立了对肝素和汞离子的分析检测方法。具体研究内容包括以下两个方面:(1)Cu2-xSe NPs的等离子体光散射性能及肝素的等离子体光散射光谱分析法。我们以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)包被的Cu2-xSe NPs为光散射光谱探针,通过与肝素(Hep)发生静电作用而导致聚集,进而引起体系的共振光散射(RLS)信号显著增强。在最佳反应条件下,增加的RLS强度与Hep浓度在0.01-0.60μg mL-1(R2=0.999)范围内呈线性相关,检测限(LOD)低至4.0 ng mL-1(3σ)。该方法提供了一种简单、快速、灵敏的Hep传感策略,并成功用于定量肝素钠注射液中Hep浓度。(2)Cu2-xSe NPs的等离子体暗场光散射性质及汞离子的暗场光散射成像分析。我们将聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)封端的Cu2-xSe NPs作为暗场光散射光谱探针,基于其等离子体光散射性质,对Hg2+进行了高灵敏的测定。由于Hg2+和Se2-之间的亲和力极高,添加的Hg2+可以和Cu2-xSe NPs反应并交换其中的Cu+/Cu2+,从而在主体纳米颗粒周围形成HgSe层。因此,Cu2-xSe NPs的散射光显著变化,暗场成像表现为由蓝色变成青色,并且散射强度增强。Hg2+浓度与增加的强度比值的关系建立了分析Hg2+浓度的方法,检测范围为10-300 nM(R2=0.993),LOD低至1.07nM。由于良好的分析性能,构建的基于Cu2-xSe NPs的策略在检测实际水样中痕量Hg2+方面具有潜在应用。总而言之,本文利用Cu2-xSe NPs的等离子体光散射性质,构建了相应的等离子体光散射光谱探针,用于肝素钠注射液中Hep的等离子体光散射测定和基于Hg2+的暗场光散射成像,丰富了光散射光谱探针的理论和应用。
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