[发明专利]一种荧光探针叶酸功能化的荧光金纳米簇的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米检测技术领域，具体涉及一种荧光金纳米簇的合成方法。

背景技术

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属离子中，汞是一种具有剧毒却又普遍存在于自然界的污染物。汞污染会造成对脑、神经系统、内分泌系统、肾脏严重的伤害。水溶性的二价汞离子(Hg²⁺)是汞污染物中最平常和最稳定的形式之一，它是水环境和土壤污染的主要方式。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。无机汞可以被环境中的细菌转化成甲基汞，这种形式的汞污染会通过食物链传递给或聚集在更高一级的有机生物体。因此，环境中的水溶性的Hg²⁺的检测和监测是必要的。近年来，研究人员以开发简单有效的Hg²⁺检测器件为目标，一批具有高灵敏高选择性的器件，分别是基于金纳米颗粒，荧光基团，DNA或DNA酶，聚合物材料和蛋白质等。在这些器件中，许多器件的检测元素是建立在基于包含胸腺嘧啶(T)的核苷酸链中存在的胸腺嘧啶错配结构的，利用错配的胸腺嘧啶可以与Hg²⁺形成稳定的结构来检测Hg²⁺。但是，利用核酸或酶作为检测元素是非常昂贵的，而且在器件的制备过程中也是复杂和耗时的，利用这种技术是很难实现普遍应用的。而且，美国环境保护局(EPA)发布的饮用水中允许含无机汞离子的最高含量2ppb(10nM)。这个标准低于许多检测器件的最低检测限，是许多检测器件达不到的。因此，对环境的监测需要设计即灵敏、方便操作又经济的器件。利用这种器件实现环境领域或生物体中的汞离子的实时检测以及原位快速检测，并且达到较高的灵敏度具有十分重要意义。

对于金属离子的检测，传统的方法电感偶合等离子体法(ICP)和原子吸收光谱法都是十分有效的，但是它们除了需要大型仪器以外，还需大量样品。此外还有利用络合剂和与离子形成有色络合物进行比色测定的方法，但其灵敏度低，重现性差，现在一般很少采用。近年来，利用有机荧光分子作为检测探针检测重金属离子取得了较好的效果，但有机荧光分子探针技术应用于过渡金属及重金属离子的检测，可实现原位检测，但很多荧光探针通常在有机溶剂中有较好的检测效果，而在水溶液中有一定的局限性。

金属纳米颗粒已经成功地应用于各种纳米生物传感器和疾病的诊疗中，在生物分子检测和传感中有着巨大的应用前景。研究发现随着金属材料的尺寸逐步减小，直至纳米级别时，金属的发光效率有明显增强，特别是在其尺寸接近电子的费米波长的级别(小于1nm)时[Kubo R，J.Phys.Soc.Jpn.1962，17，975-986.]，贵金属纳米簇(如金，银)会呈现较强的荧光性质[Schaaff T G，Knight G，Shafigullin M N，et al.J.Phys.Chem.B1998，102(52)，10643-10646；Chen W，Wang Z G，Lin Z J，et al.1998，83(7)，3811-3185；Link S，Beeby A，FitzGerald S，et al.Journal ofPhysical Chemistry B2002，106(13)，3410-3415.]。发光的金属纳米簇具有很多优于传统的荧光团的性质，如尺寸小，好的光稳定性，大的Stokes位移等，在单分子光谱，荧光成像，光电器件上都有可观的应用前景。最近，台湾学者[Huang C C，Yang Z S，Lee K H，Angew.Chem.Int.Ed.2007，46(36)，6824-6828.]等人报道了具有强荧光的由巯基十一酸(MUA)保护的纳米金颗粒，并用于检测Hg²⁺是利用Hg²⁺对金纳米颗粒引发聚集后使荧光淬灭的特性。利用这种器件，检测Hg²⁺的检测限可以达到5nM，这个浓度低于美国环境保护局的饮用水检测标准，并且证明了荧光纳米金颗粒是一种非常灵敏的检测器件。Ying课题组[Xie J P，Zheng Y G，Ying J Y，Chem.Commun.2010，46，961-963；Hu D H，Sheng Z H，Gong P，Zhang P F，Cai L T，Analyst2010，135，1411-1416；Xie J P，Zheng Y G，Ying J Y，J.AM.CHEM.SOC.2009，131，888-889.]报道了一种由牛血清白蛋白功能化的金纳米簇在紫外条件下激发具有强的红光发射，而且这种荧光金纳米簇的合成是通过简单的一次性绿色合成路线。利用牛血清白蛋白功能化的金纳米簇作为荧光检测探针检测Hg²⁺，溶液中的Hg²⁺可以被牛血清白蛋白功能化的金纳米簇荧光检测探针快速准确地检测，具有非常高的灵敏度，检测限为0.5nM，这个浓度低于美国环境保护局的饮用水检测标准，并且这种荧光检测探针对Hg²⁺具有非常好的选择性。