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金/银核—壳结构纳米材料在生化分析和检测中的应用

张雪红  
【摘要】:贵金属纳米材料,尤其是金纳米粒子(AuNPs)和银纳米粒子(AgNPs),由于表面等离子体共振(SPR)而产生的独特可调的光学性质引起了人们的极大关注。双金属纳米材料的出现更是引起了人们极大的兴趣。人们可以很方便并精确的调控核壳结构的双金属纳米粒子的等离子体共振性质,同时两种不同金属组份之间的协同作用可以极大的增强等离子体共振。因此,相比于单组份纳米粒子,核壳结构的双金属纳米材料展现出了更强的物理和化学性质(如独特的光学、电学和催化性质)。Au/Ag核-壳纳米粒子比相应的单组份纳米显示出了更强的等离子体增强效应,因而其非常适合用于超灵敏检测和生物传感领域。本论文将Au/Ag核-壳纳米粒子作为光学探针,构建比色法传感器用于过氧化氢(H2O2),葡萄糖和胆固醇的灵敏检测。本文的主要内容如下:(1)利用种子生长法制备了Au/Ag核-壳纳米粒子,并构建了基于Au/Ag核-壳纳米粒子的比色传感器用于H2O2和葡萄糖的检测。首先,利用了种子生长法通过两步连续还原制备Au/Ag核-壳纳米粒子。其次,将Au/Ag核-壳纳米粒子作为光学探针,构建了比色传感器用于H2O2和葡萄糖的超灵敏检测。此法利用葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下能够产生H202。H2O2能够与Au/Ag核-壳纳米粒子中的Ag(0)发生反应将其氧化为Ag+,这种转变过程导致Au/Ag核-壳纳米粒子的SPR吸收峰强度显著降低并伴随着溶液颜色的变化。据此构建了能够实现H2O2和葡萄糖灵敏检测的传感器。该传感器对H2O2和葡萄糖的检出限分别为0.11 μM和0.24 μM,并且该传感器展现出了很高的灵敏度和很好的选择性。对H2O2和葡萄糖的半定量分析和定性分析肉眼观察即可实现。此方法可以用于复杂样品中葡萄糖的检测。总之,该方法在临床诊断上具有很好的应用前景。(2)构建了基于Au/Ag核-壳纳米粒子的比色传感器,实现了对胆固醇的检测。胆固醇在胆固醇氧化酶的催化下被氧化产生4-胆甾烯-3-酮和H2O2, H2O2对Au/Ag核-壳纳米粒子中Ag的选择性溶解导致了Au/Ag核-壳纳米粒子的SPR吸收降低,同时在此过程中溶液的颜色也发生了变化。因此,构建了比色传感器并用于胆固醇的灵敏检测。该方法对胆固醇检测的线性范围是0.3到300μM,检出限低至0.15μM。与一些现存的方法相比较,该方法的优势在于:方法简单,既不需要加入额外的显色剂,也避免了耗时费力的酶的固定过程;Au/Ag核-壳纳米粒子中AgNPs的摩尔吸光系数大因而方法灵敏度高;操作简单;检出信号肉眼即可读出;可以用于复杂的实际样品中。


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