以聚合物粒子为基体的荧光共振能量转移体系在汞离子比率检测中的应用

【摘要】：本工作根据荧光共振能量转移(FRET)原理,选择硝基苯并二恶唑基荧光染料(NBD)或异硫氰酸荧光素(FITC)为能量供体荧光团,罗丹明B为汞离子识别基团(受体前驱体),在高分子纳米粒子体系中构建能量转移体系;利用罗丹明衍生物与Hg~(2+)络合后的开环反应,利用FRET过程的发生,实现在水环境中对Hg~(2+)的比率检测。本论文的主要内容和结果如下: 根据FRET原理,选择NBD作为能量供体,罗丹明衍生物SRHB作为离子识别基团。利用一步法在水相中制备含NBD的核壳结构纳米粒子,该粒子以PEI为壳,PMMA为核。NBD在聚合过程中直接包埋进入PMMA核,提高了其在水分散体系中的量子产率及荧光强度。罗丹明衍生物SRHB通过扩散作用进入亲水性壳与疏水性核的界面,与Hg~(2+)络合后,原有的内酰胺结构发生改变,开环后与NBD构成供体-受体对,致使FRET过程发生,实现在水环境中对Hg~(2+)进行比率检测。计算了纳米粒子中FRET体系的F?rster临界距离,明确了胶体粒子中可发生能量转移的有效区域。该探针具备良好的灵敏度,较高的选择性与抗干扰性。 利用细乳液聚合的方法制备了直径约为40nm的纳米粒子分散液,疏水染料NBD通过包埋的方式进入纳米粒子内部,带有氨基的罗丹明衍生物SRHB-NH2通过酰胺化反应连接到纳米粒子表面,使两个荧光团之间的距离控制在能够发生能量转移的范围内。利用罗丹明衍生物与Hg~(2+)络合后的开环反应使FRET过程发生,实现对Hg~(2+)的比率检测。本方案中,Hg~(2+)识别基团通过共价键的方式连接到纳米粒子表面,提高了检测的稳定性。该探针也具有更高的灵敏度,选择性和抗干扰性良好。 制备了直径约为80nm的纳米粒子分散液,将供体荧光团异硫氰酸荧光素(FITC)连接到阳离子聚电解质聚乙烯亚胺(PEI)的大分子链,离子识别基团SRHB-NH2通过酰胺化反应连接到聚丙烯酸(PAA)分子链上,利用聚电解质layer by layer自组装的方法,将两荧光团引入纳米粒子表面,制备多层结构的复合纳米粒子荧光探针。通过控制包覆聚电解质的层数来调节两个荧光团之间的距离,并通过FRET过程,实现了在水溶液中对Hg~(2+)的荧光比率检测。该检测体系在选择性,抗干扰性及pH适用范围方面具有较好的性能。该方法克服了能量转移效率依赖于纳米粒子粒径的缺点,并提高了能量转移效率,使荧光探针具有更高的分辨率。