CN107312519A - UCNPs‑Au‑SH‑ssDNA及其制备方法以及二价汞离子的检测方法 - Google Patents

UCNPs‑Au‑SH‑ssDNA及其制备方法以及二价汞离子的检测方法 Download PDF

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Abstract

发明公开了一种UCNPs‑Au‑SH‑ssDNA及其制备方法以及二价汞离子的检测方法，该制备方法包括：1)将水、钇源、镱源、铥源、钆源、CTAB、柠檬酸盐、乙醇、NaF和浓硝酸进行搅拌，接着进行水热反应、纯化得到UCNPs；2)将水、碱性的盐、氯金酸溶液进行接触反应直至体系变成无色得到金陈化液；3)在还原剂和羟胺的存在下，将UCNPs、金陈化液进行接触反应，纯化得到AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd；4)将AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd分散于水中，然后加入ssDNA进行振荡孵育，纯化得到所述UCNPs‑Au‑SH‑ssDNA。该UCNPs‑Au‑SH‑ssDNA对Hg2+的检测具有优异灵敏度、检出限、稳定性和选择性。

Description

UCNPs-Au-SH-ssDNA及其制备方法以及二价汞离子的检测 方法
技术领域
本发明涉及上转换纳米材料，具体地涉及UCNPs-Au-SH-ssDNA及其制备方法以及二价汞离子的检测方法。
背景技术
目前，环境污染已成为人们、国家乃至整个世界关注的重点。当今工业污染严重，特别是重金属污染，微量的重金属可致使身体疾病。Hg(Ⅱ)作为重金属离子之一，能通过在水中沉积的微生物甲基化作用转化成甲基汞。环境、水以及食品中汞离子通过血液循环累积在体内汞离子浓度达到25nmol/L时，通过食物链富集在人体内对许多器官如心脏，肾脏，脑，胃和肠道都具有不同程度的毒性。美国国家环境保护局(EPA)评估所有的包括自然环境和人体排出金属汞的排放量约7500吨/每年，其对人体的毒性量已经非常大，所以准确灵敏的检测汞离子具有重要的意义。
在已创建的众多Hg2+的检测方法中，迄今为止，检测汞离子的方法有许多种。如利用上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Tm和金纳米棒之间的荧光共振能量转移检测汞离子，但其过程较为复杂。文献(S.J.Wu,N.Duan,Z.Shi,C.C.Fang,Z.P.Wang,Talanta,128(2014)327-336)用双荧光共振能量转移检测铅离子和汞离子，但是该检测方法实验材料复杂，仪器昂贵，检测的灵敏度和选择性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种UCNPs-Au-SH-ssDNA及其制备方法以及Hg2+的检测方法，该UCNPs-Au-SH-ssDNA对二价汞离子(Hg2+)的检测具有优异灵敏度、检出限、稳定性和选择性，并且该制备方法具有条件温和原料易得的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种UCNPs-Au-SH-ssDNA的制备方法，该制备方法包括：
1)将水、钇源、镱源、铥源、钆源、CTAB、柠檬酸盐、乙醇、NaF和浓硝酸进行搅拌，接着进行水热反应、纯化得到NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs；
2)将水、碱性的盐、氯金酸溶液进行接触反应直至体系变成无色得到金陈化液；
3)在还原剂和羟胺的存在下，将所述UCNPs、金陈化液进行接触反应，纯化得到AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子(金纳米粒子包覆的NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs)；
4)将所述AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子分散于水中，然后加入ssDNA进行振荡孵育，纯化得到所述UCNPs-Au-SH-ssDNA。
本发明还提供了一种UCNPs-Au-SH-ssDNA，该UCNPs-Au-SH-ssDNA通过上述的制备方法制备而得。
本发明更进一步提供了一种Hg2+的检测方法，该检测方法包括：
1)将Tris-HCl缓冲溶液、如上述的UCNPs-Au-SH-ssDNA混合形成混合液，接着将所述混合液加入已知浓度的Hg2+溶液进行反应以得到样品溶液，然后进行光致发光检测并基于等离子体共振增强效应体系发光增强，最后以Hg2+溶液的浓度的对数为横坐标，光致发光强度值为纵坐标绘制工作曲线或者计算工作曲线方程；
2)将待检Hg2+溶液替换已知浓度的Hg2+溶液按照步骤1)的方法测得光致发光强度，然后根据所述工作曲线或者工作曲线方程计算出待检Hg2+溶液的浓度。
在上述技术方案中，具体的原理如图1所示，本发明制备UCNPs-Au-SH-ssDNA过程中：首先制备NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs上转纳米粒子(NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs)，接着对其进行金纳米粒子包覆合成AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子(金纳米粒子包覆的NaYF4:Yb,Tm,GdUCNPs)提高其光致发光性能；随后，加入ssDNA，利用适配子末端的巯基可与金纳米粒子之间形成金硫键作为发光主体。
Hg2+的检测的具体原理为：向含有UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测中加入Hg2+后，Hg2+与适配子中的胸腺嘧啶(T)形成T-Hg2+-T稳定的结构，拉近AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd之间的距离，发生等离子体共振发光增强现象，同时，AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd的发光增强程度与加入的Hg2+浓度相关，实现了对Hg2+的定量检测。进一步地，便可利用AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd上转换发光纳米材料检测自来水和湖水中的Hg2+的含量。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明发光增强体系的原理图；
图2是检测例1中掺杂不同量Gd3+的UCNPs扫描电镜表征图；
图3是检测例2中发光强度统计图；
图4是检测例3中发光光谱图；
图5是检测例4中发光强度统计图；
图6是检测例4中发光光谱图；
图7是检测例5中EDS检测图；
图8是检测例6中AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs透射电镜图；
图9是应用例2中UCNPs-Au-SH-ssDNA偶联体溶液的浓度改变时体系的发光强度统计图；
图10是应用例3中振荡孵育时间改变时体系的发光强度统计图；
图11是应用例1中发光强度对Hg2+浓度的统计图；
图12是应用例5的干扰检测结果统计图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种UCNPs-Au-SH-ssDNA的制备方法，该制备方法包括：
1)将水、钇源、镱源、铥源、钆源、CTAB、柠檬酸盐、乙醇、NaF和浓硝酸进行搅拌，接着进行水热反应、纯化(离心分离)得到NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs；
2)将水、碱性的盐、氯金酸溶液进行接触反应颜色从黄色变成无色得到金陈化液，接着转移到棕色细口瓶放入冰箱冷藏；
3)在还原剂和羟胺的存在下，将所述UCNPs、金陈化液进行接触反应，纯化(离心分离)得到AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子(金纳米粒子包覆的NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs)；
4)将所述AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd分散于水中，随后加入ssDNA并进行振荡孵育，纯化(离心水洗后)得到UCNPs-Au-SH-ssDNA(UCNPs-Au-SH-ssDNA偶联体)。
在上述制备方法的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光性能，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤1)中，相对于10μmol的所述铥源，，所述钇源的用量为0.4-0.48mmol，所述镱源的用量为0.03-0.07mmol，所述钆源的用量为0.08-0.12mmol，所述柠檬酸三钠的用量为0.165-0.185mmol，所述氟化钠的用量为4-8mmol，所述醇的用量为14-16mL，所述CTAB的用量为0.08-0.12g，所述浓硝酸的用量为0.5-1.5mL且所述浓硝酸的浓度为65-68重量％。
在上述制备方法的步骤1)中，搅拌和水热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤1)中，搅拌至少满足以下条件：搅拌温度为15-35℃，搅拌时间为5-20min。反应温度为24-26℃，反应时间为1.3-2.3h；所述水热反应至少满足以下条件：反应温度为160-200℃，反应时间为3-5h。
在上述制备方法的步骤1)中，铥源、钆源、镱源、钇源和醇的种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，铥源选自五水合硝酸铥、氧化铥、无水氯化铥和八水合硫酸铥中的至少一者，钆源选自四水合氯化钆、无水氯化钆、无水硫酸钆、一水合硫酸钆中的至少一者，镱源选自氯化镱、五水硝酸镱、氧化镱和碳酸镱中的至少一者，钇源选自硝酸钇、氧化钇、六水合氧化钇和硝酸钇中的至少一者，醇选自甲醇、乙醇和丙醇中的至少一者，所述柠檬酸盐选自柠檬酸一钠、柠檬酸二钠和柠檬酸三钠中的至少一者，所述碱性的盐选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁和碳酸铵中的至少一者。
在上述制备方法的步骤1)中，物料的添加顺序以及物料的提供形式可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤1)中，添料顺序为：先将所述钇源加入至所述水中，接着依次加入镱源、铥源、钆源、柠檬酸盐、CTAB、醇和氟化钠，然后加入浓硝酸；更优选地，所述钆源、铥源、镱源、柠檬酸盐、氟化钠、钇源均采用水溶液的形式提供，并且氟化钠水溶液采用匀速滴加的方式加入体系中。
在上述制备方法的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤2)中，相对于50mg的所述盐，所述水的用量为200-300mL，所述氯金酸溶液的用量为2-6mL且所述氯金酸中的浓度为0.8-1.2重量％。
在上述制备方法的步骤2)中，接触反应的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，接触反应至少满足以下条件：反应温度为15-35℃。
在上述制备方法的步骤3)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，相对于2.99mg的所述NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs，所述金陈化液的用量为8-12mL，所述还原剂的用量为30-50μL，所述羟胺的用量为8-12μmol。
在上述制备方法的步骤3)中，接触反应的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤3)中，所述接触反应至少满足以下条件：反应温度为15-30℃，反应时间为10-25min。
在上述制备方法的步骤3)中，还原剂的种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs-Au-SH-ssDNA能够作为更优异的发光体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤3)中，还原剂选自甲醛、乙醛和丙醛中的至少一者。
在上述制备方法的步骤4)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs能够作为更优异的能量供体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤4)中，相对于2.99mg的所述AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd，所述水的用量为1.5-2.5mL，所述ssDNA的用量为7-8×10-10mol。
在上述制备方法的步骤4)中，振荡孵育的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs能够作为更优异的能量供体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，在步骤4)中，所述振荡孵育至少满足以下条件：孵育温度为15-35℃，孵育时间为12-30h。
在上述制备方法的步骤4)中，ssDNA的序列可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的UCNPs能够作为更优异的能量供体，进而使得UCNPs-Au-SH-ssDNA对汞离子的检测具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，ssDNA的序列为GTCCTTTCTG。
本发明还提供了一种UCNPs-Au-SH-ssDNA，该UCNPs-Au-SH-ssDNA通过上述的制备方法制备而得。
本发明进一步提供了一种Hg2+的检测方法，该检测方法包括：
1)将Tris-HCl缓冲溶液、如上述的UCNPs-Au-SH-ssDNA混合形成混合液，接着将所述混合液加入已知浓度的Hg2+溶液进行反应以得到样品溶液，然后进行光致发光检测并基于等离子体共振增强效应体系发光增强，最后以Hg2+溶液的浓度的对数为横坐标，光致发光强度值为纵坐标绘制工作曲线或者计算工作曲线方程；
2)将待检Hg2+溶液替换已知浓度的Hg2+溶液按照步骤1)的方法测得光致发光强度，然后根据所述工作曲线或者工作曲线方程计算出待检Hg2+溶液的浓度。
在上述检测方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得该检测方法具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，相对于0.149mg的UCNPs-Au-SH-ssDNA，检测样品的用量为40-60μL且检测样品的中Hg2+的浓度为2-1000mmol/L。
在上述检测方法中，Tris-HCl缓冲溶液的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得该检测方法具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，相对于40-60μL的样品溶液，Tris-HCl缓冲溶液的用量为1-3mL且pH为6.4-8.4。
在上述检测方法中，等离子体共振增强发光反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得该检测方法具有更优异的灵敏度，检出限，稳定性与选择性，优选地，等离子体共振增强发光反应至少满足以下条件：反应温度25-35℃，反应时间为40-60min。
在上述基础上，在不同的检测波长下工作曲线方程存在差异，但是为了使得具有更优异的线性关系，优选地，工作曲线方程为y＝28.6+1.76x，其中，y为光致发光强度增强值，x为Hg2+的浓度。
此外，在上述检测方法中，待检Hg2+溶液的来源可以在宽的范围内选择，但是从实用性上考虑，优选地，待检Hg2+溶液为自来水和湖水。
最后，在待检Hg2+溶液为自来水和湖水的情况下，关于自来水和湖水的来源方式也可以在宽的范围内选择，但是为了简化处理过程，优选地，在步骤2)之前，检测方法还包括：将水过滤，取纯化后的自来水和湖水。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，ssDNA(单链DNA)为海生共生物股份有限公司的序列号为GTCCTTTCTG的市售品。
实施例1
1)NaYF4:Yb,Tm,Gd的制备：
25℃下，首先向50mL不断搅拌的小烧杯中依次加2.20mL的超纯水、YCl3溶液(2.20mL，0.200mol/L)、Yb(NO3)3溶液(0.500mL，0.100mol/L)、Tm(NO3)3溶液(0.100mL，0.100mol/L)、Gd(NO3)3溶液(0.100mL,1.00mol/L、柠檬酸钠溶液(1.75mL，0.100mol/L)(以上均为逐滴加入)，5min后加入0.100gCTAB和15.0mL无水乙醇，再加入NaF溶液(6.00mL，1.00mol/L，15min滴加完成)，2h后加入1.00mL浓硝酸(浓度为65-68重量％)得到混合液。
将得到的混合液放入50mL反应釜180℃高温反应4h，冷却至25℃。将得到的乳白色浑浊液倒入离心管中离心，超纯水洗，乙醇洗再超纯水洗得到NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs。
2)AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs(金纳米粒子包覆的NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs)纳米材料的制备：
首先，Au前驱体溶液的制备：将0.0500g碳酸钾加到盛有200mL去离子水大烧杯中于25℃下搅拌15min，搅拌均匀后加入HAuCl4溶液(4.00mL，1wt％)，颜色由金黄色变成无色得到金陈化液，冷藏于冰箱24h后备用。随后取其中2.99mg的NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs加到10.0mL的金陈化液中搅拌，再加入0.0400mL的甲醛和羟胺溶液(0.100mL，0.100mol/L)，于25℃下持续搅拌15min，溶液的颜色由无色变成紫褐色，紫褐色物质即为AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs，离心超纯水洗。
3)AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米材料与巯基DNA适配子的连接：
先将2.99mg的AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子溶解于2.00mL去离子水中，然后加入0.0150mL ssDNA(50.0μmol/L)于上述溶液中，放入恒温培养振荡仪中孵育，设置温度为30℃，24h后取出离心超纯水洗得到较纯净的UCNPs-Au-SH-ssDNA。
检测例1
按照实施例1的方法进行得到UCNPs-Au-SH-ssDNA，所不同的是改变钆离子的掺杂量，然后利用牌号为Hitachi S-4800的扫描电子显微对UCNPs-Au-SH-ssDNA进行形貌分析，具体结果见图2，其中，A图中钆离子的用量为0μmol，B图中钆离子的用量为60.0μmol，C图中钆离子的用量为80.0μmol，D图中钆离子的用量为90μmol，E图中钆离子的用量为100μmol，F图中钆离子的用量为110μmol，G图中钆离子的用量为130μmol，由图可知随着Gd3+浓度增加，纳米材料形貌也逐渐从球形变成棒状。
检测例2
按照实施例1的方法进行得到UCNPs-Au-SH-ssDNA，所不同的是改变钆离子的掺杂量，然后通过HitachiF-4600荧光分光光度计UCNPs-Au-SH-ssDNA进行，发光强度的检测，具体结果见图3，图3为掺杂不同量Gd3+的浓度与NaYF4:Yb,Tm上转换纳米材料发光强度关系，由于同时考虑其发光强度和纳米粒子的形貌，球形结构的纳米材料没有各向异性以及大的比表面积等优点，综合选择球形结构且发光强度相对较高的纳米材料，则最终选择Gd3+的最优用量为100μmol(1.00mol/L)。
检测例3
按照实施例1的方法进行得到UCNPs-Au-SH-ssDNA，所不同的是改变钆离子的掺杂量，通过牌号为HitachiF-4600荧光分光光度计对UCNPs-Au-SH-ssDNA进行荧光检测，具体结果见图4，由图可知，掺杂后比未掺杂荧光强度增强约9倍，其中a曲线为未掺杂上转换发光纳米材料的荧光曲线图，b曲线为掺杂钆离子上转换发光纳米材料(实施例1中步骤1)制得的NaYF4:Yb,Tm,Gd上转换发光纳米材料)的荧光曲线图。
检测例4
按照实施例1的方法进行得到UCNPs-Au-SH-ssDNA，所不同的是改变金的掺杂量，通过HitachiF-4600荧光分光光度计对UCNPs-Au-SH-ssDNA进行发光检测，具体结果见图5，由该图可知当Au3+浓度为5.77μmol/L，上转换材料发光强度达到最大值。
通过牌号为HitachiF-4600荧光分光光度计对上转换发光纳米材料NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs以及实施例1中的AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs进行荧光检测，具体结果见图6，由图可知，包覆后比未包覆荧光强度增强约2倍，其中a曲线为未掺杂上转换发光纳米材料的荧光曲线图，b曲线为掺杂钆离子上转换发光纳米材料(实施例1步骤1)制得的NaYF4:Yb,Tm,Gd上转换发光纳米材料)的荧光曲线图。
检测例5
利用牌号为Hitachi S-4800的扫描电子显微镜对实施例1中AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs进行元素分析(EDS)，结果如图7。由图7可知，AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs成功制备。
检测例6
通过牌号为JEOL2010的透射电子显微镜对实施例1中AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,GdUCNPs的形貌检测，具体见图8，上转换材料呈现球形，且形貌均一粒径分布较窄。
应用例1
Hg2+的检测：以Tris-HCl(2.00mL，10.0mmol/L，pH 7.4，50.0mmol/L KCl，5.00mmol/L MgCl2)作为缓冲溶液溶解UCNPs-Au-SH-ssDNA，向一系列2mL消毒离心管中分别加入100μL UCNPs-Au-SH-ssDNA和一系列不同量的Hg2+离子标准溶液，最终用Tris-HCl缓冲溶液定容至0.800mL。随后将混合液在30℃的温度下孵育50min。
光致发光检测：以980nm激光器作为光源日立公司HitachiF-4600荧光分光光度计激发光源来测定光致发光光谱，以对Hg2+进行发光检测。缓冲溶液为含2.00mL Tis-HCl缓冲溶液(2.00mL，10.0mmol/L，pH 7.4，50.0mmol/L KCl，5.00mmol/L MgCl2)，向内加入50.0μL样品溶液，用HitachiF-4600荧光分光光度计对其进行发光检测，绘制工作曲线，结果见图11，其中，线性方程为I-I0＝28.6+1.76C(Hg2+)，相关系数为0.99(为加入Hg2+上转换纳米材料发光强度，I0为不加入Hg2+上转换纳米材料发光强度)。结果说明了随着Hg2+浓度的增大，发光强度逐渐增强。即I-I0逐渐增大，进一步证明了等离子共振增强发光效应的发生，且具有较好的线性关系。
应用例2
采用应用例1的方式进行，所不同的是改变UCNPs-Au-SH-ssDNA偶联体溶液的浓度，然后通过牌号为HitachiF-4600荧光分光光度计发光分析系统记录，结果如图9所示，结果显示0.187mg/mL为UCNPs-Au-SH-ssDNA偶联体的最佳浓度。
应用例3
采用应用例1的方式进行，所不同的是改变孕育时间，然后通过牌号为HitachiF-4600荧光分光光度计发光分析系统记录，结果如图10所示，结果显示50min以上为最佳的振荡孵育时间。
应用例4
检测实际样：
按照应用例的方法进行，所不同的是在不同待测样品中加入一定量已知浓度的Hg2+离子，按照上述的实验方法进行检测，结果如下表所示，湖水和自来水样品中Hg2+离子的回收率分别为98.5-104％和96.3％-104％之间，其中RSD为相对标准偏差。通过表1可以看出，UCNPs-Au-SH-ssDNA对于Hg2+的检测具有优异的准确度。
表1
应用例5
干扰检测：
考察不同金属离子、氨基酸、糖类等对UCNPs-Au-SH-ssDNA对于Hg2+的检测的抗干扰能力：。存在干扰物质时对发光体系的影响，各物质浓度如下：Fe3+、蔗糖的浓度均为：6.25×105nmol/L；Ca2+、K+，柠檬酸，尿素的浓度均为：6.25×107nmol/L；Cu2+：6.25×104nmol/L；Hg+：6.25×105nmol/L；Gd2+：6.25×106nmol/L；Na+：2.5×107nmol/L；尿酸、苯丙氨酸、精氨酸、甘氨酸的浓度均为：6.25×104nmol/L；Hg2+：62.5nmol/L。具体结果见图12，由图可知，只有Hg2+对体系响应信号最大，此结果归咎于T-Hg2+-T的特异性结合，所以该实验对Hg2+离子具有很好地选择性。
其中urea表示为尿素，citric acid表示为柠檬酸，L-Arg表示为丙氨酸，L-GLy表示为甘氨酸，L-PHE表示为苯丙氨酸，sucrose表示为蔗糖，UA表示为尿酸。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种UCNPs-Au-SH-ssDNA的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)将水、钇源、镱源、铥源、钆源、CTAB、柠檬酸盐、乙醇、NaF和浓硝酸进行搅拌，接着进行水热反应、纯化得到NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs；
2)将水、碱性的盐、氯金酸溶液进行接触反应直至体系变成无色得到金陈化液；
3)在还原剂和羟胺的存在下，将所述UCNPs、金陈化液进行接触反应，纯化得到AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子(金纳米粒子包覆的NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs)；
4)将所述AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd纳米粒子分散于水中，然后加入ssDNA进行振荡孵育，纯化得到所述UCNPs-Au-SH-ssDNA。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，相对于10μmol的所述铥源，所述钇源的用量为0.4-0.48mmol，所述镱源的用量为0.03-0.07mmol，所述钆源的用量为0.08-0.12mmol，所述柠檬酸盐的用量为0.165-0.185mmol，所述氟化钠的用量为4-8mmol，所述醇的用量为14-16mL，所述CTAB的用量为0.08-0.12g，所述浓硝酸的用量为0.5-1.5mL且所述浓硝酸的浓度为65-68重量％；
优选地，在步骤1)中，所述搅拌反应至少满足以下条件：搅拌温度为24-26℃，搅拌时间为1.3-2.3h；所述水热反应至少满足以下条件：反应温度为160-200℃，反应时间为3-5h。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述铥源选自硝酸铥、氯化铥、醋酸铥和氧化铥中的至少一者，所述钆源选自四水合氯化钆、二水合氯化钆、六水合氯化钆和氯化钆中的至少一者，所述镱源选自氯化镱、硝酸镱、醋酸酸镱和氧化镱中的至少一者，所述钇源选自硝酸钇、氯化钇、醋酸钇和氧化钇中的至少一者，所述醇选自甲醇、乙醇和丙醇中的至少一者，所述柠檬酸盐选自柠檬酸一钠、柠檬酸二钠和柠檬酸三钠中的至少一者，所述碱性的盐选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁和碳酸铵中的至少一者；
优选地，在步骤1)中，添料顺序为：先将所述钇源加入至所述水中，接着依次加入镱源、铥源、钆源、柠檬酸盐、CTAB、醇和氟化钠，然后加入浓硝酸；
更优选地，所述钆源、铥源、镱源、柠檬酸盐、氟化钠、钇源均采用水溶液的形式提供，并且氟化钠水溶液采用匀速滴加的方式加入体系中。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中，相对于50mg的所述盐，所述水的用量为200-300mL，所述氯金酸溶液的用量为2-6mL且所述氯金酸中的浓度为0.8-1.2重量％；
优选地，在步骤2)中，所述接触反应至少满足以下条件：反应温度为15-35℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤3)中，相对于2.99mg的所述NaYF4:Yb,Tm,Gd UCNPs，所述金陈化液的用量为8-12mL，所述还原剂的用量为30-50μL，所述羟胺的用量为8-12μmol；
优选地，在步骤3)中，所述接触反应至少满足以下条件：反应温度为15-30℃，反应时间为10-25min。
更优选地，在步骤3)中，添料顺序为：金陈化液、NaYF4:Yb,Tm,GdUCNPs、还原剂、羟胺；
进一步优选地，所述还原剂选自甲醛、乙醛和丙醛中的至少一者。
6.根据权利要求1-3、5中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤4)中，相对于2.99mg的所述AuNPs@NaYF4:Yb,Tm,Gd，所述水的用量为1.5-2.5mL，所述ssDNA的用量为7-8×10- 10mol；
优选地，在步骤4)中，所述振荡孵育至少满足以下条件：孵育温度为15-35℃，孵育时间为12-30h；
更优选地，在步骤4)中，所述ssDNA的序列为GTCCTTTCTG。
7.一种UCNPs-Au-SH-ssDNA，其特征在于，所述UCNPs-Au-SH-ssDNA通过权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制备而得。
8.一种Hg2+的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
1)将Tris-HCl缓冲溶液、如权利要求7所述的UCNPs-Au-SH-ssDNA混合形成混合液，接着将所述混合液加入已知浓度的Hg2+溶液进行反应以得到样品溶液，然后进行光致发光检测并基于等离子体共振增强效应体系发光增强，最后以Hg2+溶液的浓度的对数为横坐标，光致发光强度值为纵坐标绘制工作曲线或者计算工作曲线方程；
2)将待检Hg2+溶液替换已知浓度的Hg2+溶液按照步骤1)的方法测得光致发光强度，然后根据所述工作曲线或者工作曲线方程计算出待检Hg2+溶液的浓度。
9.根据权利要求8任意一项所述的检测方法，其中，相对于0.149mg的所述UCNPs-Au-SH-ssDNA，检测样品的用量为40-60μL且所述检测样品中的Hg2+浓度为2-1000mmol/L；
优选地，相对于40-60μL的所述样品溶液，所述Tris-HCl缓冲溶液的用量为1-3mL且pH为6.4-8.4；
更优选地，所述等离子共振增强效应至少满足以下条件：反应温度25-35℃，反应时间为40-60min；
进一步优选地，所述工作曲线方程为y＝28.6+1.76x，其中，y为光致发光强度增强值，x为Hg2+的浓度。
10.根据权利要求8或9所述的检测方法，其中，所述待检Hg2+溶液为湖水和自来水；
优选地，在步骤2)之前，所述检测方法还包括：将湖水和自来水进行过滤，取过滤后以得到纯化后的所述水样。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108526484A (zh) * 2018-04-25 2018-09-14 安徽师范大学 巯基dna修饰金纳米棒及其制备方法、重金属汞离子的检测方法和应用
CN115011343A (zh) * 2022-01-10 2022-09-06 甘肃农业大学 基于上转化纳米晶和Au纳米颗粒的复合纳米材料及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879363A (zh) * 2012-09-18 2013-01-16 北京化工大学 一种基于上转换NaYF4共振能量转移的Hg2+传感器及其检测方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879363A (zh) * 2012-09-18 2013-01-16 北京化工大学 一种基于上转换NaYF4共振能量转移的Hg2+传感器及其检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONG-QI CHEN ET AL.: "Near-infrared to near-infrared upconverting NaYF4:Yb3+,Tm3+ nanoparticles-aptamer-Au nanorods light resonance energy transfer system for the detection of mercuric(II) ions in solution", 《ANALYST》 *
YANGJUN DING ET AL.: "Nanomaterial-based optical sensors for mercury ions", 《TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108526484A (zh) * 2018-04-25 2018-09-14 安徽师范大学 巯基dna修饰金纳米棒及其制备方法、重金属汞离子的检测方法和应用
CN115011343A (zh) * 2022-01-10 2022-09-06 甘肃农业大学 基于上转化纳米晶和Au纳米颗粒的复合纳米材料及其制备方法和应用
CN115011343B (zh) * 2022-01-10 2023-12-01 甘肃农业大学 基于上转化纳米晶和Au纳米颗粒的复合纳米材料及其制备方法和应用

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