[发明专利]近红外荧光探针铁纳米簇的合成方法及其应用

说明书

本发明公开近红外荧光探针铁纳米簇的合成方法及其应用，利用牛血清白蛋白为模板和保护剂，以氯化铁为铁源，水合肼为还原剂，在室温水相的条件下合成荧光铁纳米簇，再以荧光铁纳米簇作为近红外荧光探针，在室温下利用荧光强度变化对溶液中Cu²⁺的含量进行简单、快速、高灵敏度和高选择性的检测。

技术领域

本发明属于生物分析检测技术领域，涉及一种近红外荧光探针铁纳米簇的“绿色”合成方法和制备的铁纳米簇在实际样品中对检测Cu²⁺的应用。

背景技术

金属纳米簇是光致发光的半导体纳米团簇，主要有金纳米簇，银纳米簇，铂纳米簇及铜纳米簇等。金属纳米团簇是由Au、Ag、Pt等金属的几个至几十个原子组成的具有荧光、水溶性的分子级聚集体。相比金纳米簇，银纳米簇和铂纳米簇，铁纳米簇具有资源丰富，成本低廉，可广泛应用于企业等优点。铁纳米簇的直径在～2nm左右，自铁纳米簇被发现以来，由于其具有独特的荧光性质，无毒性，尺寸较小且均匀，水溶性好现已广泛应用于检测各种负离子、重金属离子和生物小分子。然而，铁纳米簇在分析检测中得到的关注较少。

继锌和铁之后，铜元素是人体中第三丰富的金属元素,并在广泛的生物过程中起着至关重要的作用。铜作为细胞色素c氧化酶，超氧化物歧化酶，多巴β-羟化酶和酪氨酸酶等人体中几种重要的生物酶的辅因子，对人类的健康起到了不容忽视的调节作用。但是，如果铜离子在人体内的浓度过高，则会抑制人体中一些必需酶的活性，使相关生物氧化或者还原过程产生异常，从而引发肝损伤，肾损伤和神经变性疾病，如威尔逊氏病、阿尔茨海默氏病以及与之相关的氧化应激病症，对人类的身体健康构成了极大的威胁。人体吸收铜元素的主要途径是食物和饮水中的Cu²⁺，因此须严格控制这些物质中的Cu²⁺含量以确保食品与饮水安全，美国国家环保局(EPA)设定的饮用水中铜离子的安全限度为1.3ppm(约20μM)。然而随着现代工业的快速发展，工业废水、废弃物中含有大量重金属离子Cu²⁺，如果排放不当便会对生态环境造成严重影响，继而威胁到人类健康。因此，开发定量检测水中Cu²⁺离子的各种技术是及其必要的。

在众多金属离子中，铜离子对环境的污染问题尤为突出，人体摄取过多的铜则会造成严重的副作用例如肝损伤，肾损伤和神经变性疾病。含铜废水排入水体后会对水生生物产生很大毒性。在本项目中旨在制备出灵敏度高、检出限低、选择性好的铁纳米簇，用于环境污染物——铜离子的检测与分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水溶的、无毒性的、室温合成的、易储存的、近红外发射的荧光铁纳米簇的合成方法，且在室温下利用荧光强度变化对溶液中Cu²⁺的含量进行简单、快速、高灵敏度和高选择性的检测。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：利用牛血清白蛋白(BSA)为模板和保护剂，以氯化铁为铁源，水合肼为还原剂，在室温水相的条件下合成荧光铁纳米簇(BSA-Fe NCs)，以此为探针利用荧光强度变化对溶液中Cu²⁺的含量进行检测。

基于近红外荧光探针铁纳米簇的二价铜离子检测方法，以高纯水、铁纳米簇分散体系和待测样品组成二价铜离子检测体系，检测加入待测样品前后的荧光强度变化，对比标准曲线，得到待测样品中二价铜离子的含量，线性方程为F₀/F＝1.00+100.15C，F₀为不加入二价铜离子时的荧光强度检测值，F为加入二价铜离子后的荧光强度检测值，C为二价铜离子浓度，即待测样品中的二价铜离子的浓度。

上述检测方法中，检测的线性范围为1.0×10^-4－1.0×10^-2M，检出限为7.23×10^-5M。

上述检测方法中，高纯水2.8mL、铁纳米簇分散体系1.0mL和待测样品0.2mL组成二价铜离子检测体系4.0mL。