[发明专利]一种钆纳米簇荧光探针及其在环境检测方面的应用

说明书

本发明公开了一种钆纳米簇荧光探针及其在环境检测方面的应用。该方法是将模板分子N‑(2‑巯基丙酰基)甘氨酸加入可溶钆盐溶液中，加入还原剂完全溶解后，用碱液调pH值至5.0‑7.0，搅拌反应后将溶液冻干，用乙醇离心洗涤，烘干即得钆纳米簇荧光探针。基于钆纳米簇荧光探针荧光能够被Gdsupgt;3+/supgt;离子猝灭的特性，将其应用于水环境污染物Gdsupgt;3+/supgt;离子的荧光检测，检测线性范围为1‑100μM；检出限为89nM，并具有高选择性和高灵敏度，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于环境污染物Gd³⁺离子检测技术领域，具体涉及一种钆纳米簇荧光探针及其在环境检测方面的应用。

背景技术

稀土元素钆的三价离子Gd³⁺为自然界中自旋值最高的离子，因其具有极优异的顺磁性能，而被广泛应用于磁材料制造、半导体工业、电子工业以及磁共振成像造影剂等领域，并有可能随着工业废水排放到生态环境中从而在水体、土壤、农作物及动物体内累积进而通过食物链侵入人体。此外，钆制剂也是目前临床上较为流行的磁共振成像（MRI）造影剂。以Gd³⁺与二亚乙基三胺五乙酸配合物（Gd-DTPA）、钆特酸葡胺（Gd-DOTA）、钆特醇和钆布醇等为代表的含钆造影剂被注射进人体后虽能经肾脏代谢，但也会造成一定的体内钆沉积，对人体健康产生不利影响。这是因为游离态的Gd³⁺离子具有极高的生物毒性，其可以导致人体肾脏及脑部损伤，诱发器官衰竭、精神异常、肌力下降和记忆力减退等症状。因此，Gd³⁺离子是一类危害严重的重金属污染物，在环境样品中监测Gd³⁺离子的含量具有重要意义。

与传统的原子光/质谱法、电化学分析法、滴定分析法相比，荧光光谱法因其灵敏度高、重现性好、方法简便快速、分析成本低廉等优点，目前已成为在复杂的环境介质中构建针对重金属污染物的精准、快速、高效、灵敏的分析检测方法的有力手段，而灵敏的荧光分析方法的构建离不开性能优异的荧光探针的开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能的钆纳米簇荧光探针，基于其荧光能够被Gd³⁺离子所猝灭的特性，实现在水溶液中对环境污染物Gd³⁺离子的高灵敏检测，为环境监测领域提供新的技术方案。

所述的钆纳米簇荧光探针的制备方法为：将模板分子N-(2-巯基丙酰基)甘氨酸加入可溶钆盐溶液中，加入还原剂完全溶解后，用碱液调pH值至5.0-7.0，搅拌反应后将溶液冻干，用乙醇离心洗涤，烘干即得钆纳米簇荧光探针。

所述的可溶钆盐为GdCl₃。

所述可溶钆盐溶液的浓度为0.01-0.1 M。

所述模板分子与钆的摩尔比为10-15:1。

所述的还原剂为抗坏血酸。

所述还原剂与钆的摩尔比为1.5-2.5:1。

所述的碱液为NaOH溶液。

上述制备的钆纳米簇荧光探针在检测环境污染物Gd³⁺中的应用。

所述的检测环境污染物Gd³⁺的方法为：相同体积的水和不同浓度的Gd³⁺标准溶液中选取若干，分别加入相同体积的钆纳米簇荧光探针溶液中，混合反应5-10min后进行荧光测试，得到的各个荧光强度与其中最大荧光强度的差值为荧光猝灭量，以荧光猝灭量为纵坐标，Gd³⁺标准溶液浓度为横坐标绘制标准曲线；将与Gd³⁺标准溶液相同体积的待测溶液与上述相同体积的钆纳米簇荧光探针溶液混合，相同条件下进行荧光测试，荧光强度减弱说明含有Gd³⁺，根据荧光猝灭量和标准曲线计算得到待测溶液中Gd³⁺的浓度。