CN105548131A - 一种阵列荧光纳米簇传感器的制备方法及其在金属离子识别方面的应用 - Google Patents
一种阵列荧光纳米簇传感器的制备方法及其在金属离子识别方面的应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于阵列荧光纳米簇传感器的制备方法及其在金属离子识别方面的应用,制备方法包括:1)合成阵列荧光纳米簇传感器所需的7种荧光纳米簇;2)利用7种荧光纳米簇制备阵列荧光纳米簇传感器。利用本发明在金属离子识别方面的应用方法如下:先将含有金属离子的不同样品与阵列荧光纳米簇传感器进行混合;然后分别读取阵列荧光纳米簇传感器中7种纳米簇对样品响应的荧光强度信号;将7种纳米簇对样品的荧光响应信号作为阵列信号对样品进行识别;最后应用此纳米簇阵列对实际水样进行识别。实验证明,该方法方便高效,能快速对样品中的金属离子进行响应,根据纳米蔟阵列对金属离子的识别响应信号实现对含金属离子的样品进行快速识别。
Description
技术领域
本发明涉及荧光纳米蔟的制备和应用,具体是一种阵列荧光纳米簇传感器的制备方法及其在金属离子识别方面的应用,将对含有金属离子的样品识别具有重要意义。
背景技术
目前,对于样品中金属离子的含量情况只能应用ICP、原子吸收、原子荧光等方法对各种金属离子进行定性进行识别。不能实现对于样品的快速识别,尤其对于不需要定量的样品,逐个定量显然是对资源的极大浪费。
因此,发展高效、低廉、方便、快捷的金属离子识别方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供一种基于阵列荧光纳米簇传感器的制备方法及其在金属离子识别方面的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种阵列荧光纳米簇传感器的制备方法,包括以下步骤:
1)合成阵列荧光纳米簇传感器所需的7种荧光纳米簇,具体如下:
①BSA-AuNCs,②MUA-GSH-AuNCs,③GSH-AuNCs,④MUA-AuNCs,⑤CQDs,⑥His-AuNCs(H2O),⑦His-AuNCs(PBS);
2)以96孔板为载体,制备阵列荧光纳米簇传感器:将上述7种荧光纳米簇依次加入96孔板中,每孔加1种,每7种为一组阵列信号,形成若干阵列。
各荧光纳米簇的制备方法如下:
①BSA-AuNCs:在37oC下在5mL50mg/mLBSA溶液中加入5mL10mMHAuCl4溶液搅拌2min后加入0.5mL1MNaOH溶液反应12h,用水稀释八倍使用;
②MUA-GSH-AuNCs:向10mL去离子水中加入125uL1MNaOH溶液和3uL80%THPC溶液混合搅拌5min后,快速加入0.5mL22.3mMHAuCl4溶液(5.52uL41.8%HAuCl4溶液和494.48uL去离子水),当溶液有淡黄色变为棕色的时候加入58.75uL100MmGSH,在室温搅拌15min后放入4oC陈化一天后,取上述溶液5mL加入1mL0.1MPH=9的缓冲溶液和375uL0.1MMUA乙醇溶液搅拌溶液由棕色变为黄绿色即可,用水稀释四倍使用;
③GSH-AuNCs:在25℃下向4.35mL去离子水中加入100mM,0.15mLGSH和0.50mL20mMHAuCl4混合均匀后使其在70℃500rpm反应24h,用水稀释四倍使用;
④MUA-AuNCs:向去离子水中加入13.1mgMUA和6.0mgNaOH混合均匀后加入0.50mL10mMHAuCl4,混合均匀后室温陈化20h,用水稀释八倍使用;
⑤CQDs,所述碳量子点(CQDs)的合成如下:0.4g琼脂与0.08g硫酸铵,加入20mL反应釜220oC反应,反应后15000rpm离心20min后0.22μm水相过滤头过滤后透析48h后使用,用水稀释四倍使用;
⑥His-AuNCs(H2O):在室温下1000rpm转速下1mL10mMHAuCl4和3mL0.1MHis水溶液反应2h,用水稀释二倍使用;
⑦His-AuNCs(PBS):在室温下1000rpm转速下1mL10mMHAuCl4和3mL0.1MHis的PBS溶液反应2h,用水稀释二倍使用。
本发明按上述方法制备的阵列传感器在金属离子识别方面的应用方法具体如下:
1)将含有金属离子的不同样品与权利要求1中所制备的阵列荧光纳米簇传感器进行混合,每一个样品,分别与7种纳米簇混合;
2)分别读取阵列荧光纳米簇传感器中7种纳米簇对样品响应的荧光强度信号,即直接用凝胶成像仪读取每个孔的荧光强度值,
3)将7种纳米簇对样品响应的荧光强度信号作为一个阵列信号对样品进行识别;即每一个样品对应一组7个不同纳米簇的荧光强度;
4)应用此纳米簇阵列对实际水样进行识别:以7种纳米簇的相对荧光强度为7个变量,对不同样品进行主成分分析。(每种纳米簇对这个样品有一个相应值,7种纳米簇的相应构成了这个样品的阵列信号,利用阵列信号对不同样品进行识别)
所述金属离子包括K+,Mg2+,Al3+,Co2+,Cd2+,Ni2+,Cu2+,Fe3+,Cr3+,Zn2+,Ca2+,Pb2+,NH4+,Mn2+,Fe2+,Na+,Hg2+,Ag+离子。
碳纳米簇(CQDs)的合成方法,包括如下具体步骤:
1)将0.4g的琼脂和0.08g的硫酸铵混合;
2)加入20mL去离子水,搅拌均匀;
3)将混合溶液放入马弗炉反应釜在220℃反应,时间12小时;
4)将反应后溶液取出15000rpm离心,收集离心液弃沉淀;
5)0.22μm水相过滤;
6)氯仿(约20mL)、乙酸乙酯(约20mL)依次分别萃取水相,透析后得到碳纳米蔟也即碳量子点。透析截留分子量为1000Da,即用透析袋截留1000Da以上的。
实验证明,本发明方法方便、高效,能进行样品的快速识别。该发明在含金属离子的样品识别中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是纳米簇阵列对不同浓度金属离子混合溶液识别的主成分分析图(上图为二维,下图为三维)。
图2是纳米簇阵列对不同水样识别响应的主成分分析图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下述实施例中所用的纳米簇,所附参考文献中均有详细的制备方法。具体对应是:BSA-AuNCs(参考文献1),MUA-GSH-AuNCs(参考文献2),GSH-AuNCs(参考文献3),MUA-AuNCs(参考文献4),His-AuNCs(H2O)(参考文献5)andHis-AuNCs(PBS)(参考文献5)均参照文献合成。
碳纳米簇(CQDs)的合成方法,包括如下具体步骤:
1)将0.4g的琼脂和0.08g的硫酸铵混合;
2)加入20mL去离子水,搅拌均匀;
3)将混合溶液放入马弗炉反应釜在220℃反应,时间12小时;
4)将反应后溶液取出15000rpm离心,收集离心液弃沉淀;
5)0.22μm水相过滤;
6)氯仿(约20mL)、乙酸乙酯(约20mL)依次分别萃取水相,透析后得到碳纳米蔟也即碳量子点。透析截留分子量为1000Da,即用透析袋截留1000Da以上的。
所用阵列荧光纳米簇传感器即将7种荧光纳米簇溶液相应稀释后依次分别加入96孔板内制得,使得每个阵列中同种荧光纳米簇相同浓度,相同体积,每7种化合物为一组阵列,需形成多组阵列。
将阵列荧光纳米簇传感器用于含有金属离子的样品识别,包括以下步骤:
1)将含有金属离子的不同样品与阵列荧光纳米簇传感器中每个孔内的纳米簇溶液进行混合,摇匀静置1-2min;
2)分别读取96孔板中每种荧光纳米簇对样品响应的荧光强度信号;
3)将荧光纳米簇传感器中7种纳米簇对样品响应的荧光强度信号作为阵列信号对样品进行识别;
本阵列荧光纳米簇传感器进行金属样品识别的方法,其特点是:阵列荧光纳米簇传感器由几种不同的荧光纳米簇构成;以阵列荧光纳米簇传感器对样品中的金属离子进行响应(因为每种固定浓度\固定体积的纳米簇对同一浓度的某种离子相应是唯一的,但是不同浓度的不同离子混合物有不同的相应,利用这种区别对样品进行识别);以得到的响应信号构成的阵列数据对不同的含有金属离子的样品进行识别;所述检测在凝胶成像仪上测得。
实际样品测定
样品测定
取蒸馏水、自来水、污水、河水、湖水加热煮沸后,0.22μm滤头过滤处理。
取1μL样品至100μL纳米簇阵列溶液中读取荧光强度。利用不同纳米簇的响应结果作为阵列对样品进行分类识别。
样品测定结果
从图1可以看出,此阵列能良好识别不同浓度的金属混合离子;
从图2可以看出,此阵列能良好识别不同样品,包括蒸馏水、自来水、污水、河水和湖水,利用主成分分析能够实现样品分离识别。
。
Claims (4)
1.一种阵列荧光纳米簇传感器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
合成阵列荧光纳米簇传感器所需的7种荧光纳米簇,具体如下:①BSA-AuNCs,②MUA-GSH-AuNCs,③GSH-AuNCs,④MUA-AuNCs,⑤CQDs,⑥His-AuNCs(H2O),⑦His-AuNCs(PBS);
以96孔板为载体,制备阵列荧光纳米簇传感器:将上述7种荧光纳米簇依次加入96孔板中,每孔加1种,每7种为一组阵列信号,形成若干阵列。
2.根据权利要求1所述的阵列荧光纳米簇传感器的制备方法,其特征在于:各荧光纳米簇的制备方法如下:
①BSA-AuNCs:在37oC下在5mL50mg/mLBSA溶液中加入5mL10mMHAuCl4溶液搅拌2min后加入0.5mL1MNaOH溶液反应12h,用水稀释八倍使用;
②MUA-GSH-AuNCs:向10mL去离子水中加入125uL1MNaOH溶液和3uL80%THPC溶液混合搅拌5min后,快速加入0.5mL22.3mMHAuCl4溶液(5.52uL41.8%HAuCl4溶液和494.48uL去离子水),当溶液有淡黄色变为棕色的时候加入58.75uL100MmGSH,在室温搅拌15min后放入4oC陈化一天后,取上述溶液5mL加入1mL0.1MPH=9的缓冲溶液和375uL0.1MMUA乙醇溶液搅拌溶液由棕色变为黄绿色即可,用水稀释四倍使用;
③GSH-AuNCs:在25°C下向4.35mL去离子水中加入100mM,0.15mLGSH和0.50mL20mMHAuCl4混合均匀后使其在70°C500rpm反应24h,用水稀释四倍使用;
④MUA-AuNCs:向去离子水中加入13.1mgMUA和6.0mgNaOH混合均匀后加入0.50mL10mMHAuCl4,混合均匀后室温陈化20h,用水稀释八倍使用;
⑤CQDs,所述碳量子点(CQDs)的合成如下:0.4g琼脂与0.08g硫酸铵,加入20mL去离子水反应釜220oC反应,反应后15000rpm离心20min后0.22μm水相过滤头过滤后透析48h后使用,用水稀释四倍使用;
⑥His-AuNCs(H2O):在室温下1000rpm转速下1mL10mMHAuCl4和3mL0.1MHis水溶液反应2h,用水稀释二倍使用;
⑦His-AuNCs(PBS):在室温下1000rpm转速下1mL10mMHAuCl4和3mL0.1MHis的PBS溶液反应2h,用水稀释二倍使用。
3.一种按照权利要求1所述方法制备的阵列传感器在金属离子识别方面的应用,其特征在于:应用方法具体如下:
1)将含有金属离子的不同样品与权利要求1中所制备的阵列荧光纳米簇传感器进行混合,每一个样品,分别与7种纳米簇混合;
2)分别读取阵列荧光纳米簇传感器中7种纳米簇对样品响应的荧光强度信号,即直接用凝胶成像仪读取每个孔的荧光强度值;
3)将7种纳米簇对样品响应的荧光强度信号作为阵列信号对样品进行识别;即每一个样品对应一组7个不同纳米簇的荧光强度;
4)应用此纳米簇阵列对实际水样进行识别:以7种纳米簇的相对荧光强度为7个变量,对不同样品进行主成分分析。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于:所述金属离子包括K+,Mg2+,Al3+,Co2+,Cd2+,Ni2+,Cu2+,Fe3+,Cr3+,Zn2+,Ca2+,Pb2+,NH4+,Mn2+,Fe2+,Na+,Hg2+,Ag+离子。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |