RU2414696C2 - Dissociative luminescent nanosensor - Google Patents

Dissociative luminescent nanosensor Download PDF

Info

Publication number
RU2414696C2
RU2414696C2 RU2008147101/28A RU2008147101A RU2414696C2 RU 2414696 C2 RU2414696 C2 RU 2414696C2 RU 2008147101/28 A RU2008147101/28 A RU 2008147101/28A RU 2008147101 A RU2008147101 A RU 2008147101A RU 2414696 C2 RU2414696 C2 RU 2414696C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanosensor
ions
luminescent
dissociative
hydrophobic
Prior art date
Application number
RU2008147101/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008147101A (en
Inventor
Александр Васильевич Баранов (RU)
Александр Васильевич Баранов
Андрей Викторович Вениаминов (RU)
Андрей Викторович Вениаминов
Галина Николаевна Виноградова (RU)
Галина Николаевна Виноградова
Юрий Михайлович Воронин (RU)
Юрий Михайлович Воронин
Надежда Михайловна Германова (RU)
Надежда Михайловна Германова
Владимир Георгиевич Маслов (RU)
Владимир Георгиевич Маслов
Анна Олеговна Орлова (RU)
Анна Олеговна Орлова
Петр Сергеевич Парфенов (RU)
Петр Сергеевич Парфенов
Анатолий Валентинович Федоров (RU)
Анатолий Валентинович Федоров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority to RU2008147101/28A priority Critical patent/RU2414696C2/en
Publication of RU2008147101A publication Critical patent/RU2008147101A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2414696C2 publication Critical patent/RU2414696C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: nanosensor comprises semi-conductor nanocrystals (quantum points, QP) joined by means of coordination joint to molecules of organic dye into complex, in which own luminescence of QP is not available. Nanosensor comprises hydrophobic QP and molecules of hydrophobic organic dyes, extracting ions of metals and (or) ions of hydrogen from water medium into hydrophobic medium, forming complexes with them. At that nanosensor may be placed into thin hydrophobic polymer film, allowing for diffusion of metal ions and hydrogen ions, or may be arranged in hydrophobic liquid medium, having phase difference with analysed sample.
EFFECT: improved sensitivity and simplified procedure of nanosensor making.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, материалам и методам, предназначенным для качественного и количественного анализа ионов металлов или ионов водорода (определения изменения уровня кислотности, рН) в анализируемой пробе, и может быть использовано в медицине, биологии, экологии и различных отраслях промышленности.The invention relates to devices, materials and methods intended for the qualitative and quantitative analysis of metal ions or hydrogen ions (determining changes in acidity, pH) in the analyzed sample, and can be used in medicine, biology, ecology and various industries.

Известен люминесцентный сенсор, состоящий из полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек, КТ), полимера и органических молекул, в котором отклик на наличие аналита в пробе состоит в изменении измеряемой интенсивности собственной люминесценции КТ, обусловленном вызванным наличием аналита сдвигом спектра поглощения органических молекул, которые частично поглощают люминесценцию полупроводниковых наночастиц (“Ion-selective quantum dots”, авторы Clark Н.А., Harjes D.I., Dubach J.M. Патент США US/2008/0131909, кл. G01N 33/53, C12Q 1/20, C12M 1/34, заявка 11/888663, дата публикации 05.06.2008, приоритет 31.07.2007).A luminescent sensor is known, consisting of semiconductor nanocrystals (quantum dots, quantum dots), a polymer and organic molecules, in which the response to the presence of analyte in a sample consists in a change in the measured intensity of natural luminescence of quantum dots due to the shift of the absorption spectrum of organic molecules caused by the presence of analyte, which partially luminescence of semiconductor nanoparticles (“Ion-selective quantum dots”, authors Clark N.A., Harjes DI, Dubach JM US patent US / 2008/0131909, CL G01N 33/53, C12Q 1/20, C12M 1/34, application 11/888663, date of publication 05.06.200 8, priority July 31, 2007).

Известны диссоциативные люминесцентные сенсоры, в которых отклик на наличие аналита в пробе состоит в увеличении сигнала собственной люминесценции полупроводниковых нанокристаллов, вызванном диссоциацией их комплекса с органическим красителем в присутствии определяемого аналита, при этом стабильность комплекса в отсутствие аналита обеспечивается специальными связывающими молекулами - “линковщиками”:Dissociative luminescent sensors are known in which the response to the presence of an analyte in a sample consists in increasing the intrinsic luminescence signal of semiconductor nanocrystals caused by the dissociation of their complex with an organic dye in the presence of an analyte being determined, while the stability of the complex in the absence of an analyte is ensured by special linking molecules - “linkers”:

1. “Quantum dot nanoparticle-based universal neurotoxin biosensor”, автор Bauer D. Патент США US/2007/212746, кл. C12Q 1/46, C12M 3/00, заявка 11/684109, дата публикации 13.09.2007, приоритет 09.03.2007, заявитель Bauer D.1. “Quantum dot nanoparticle-based universal neurotoxin biosensor”, author Bauer D. US Patent US / 2007/212746, cl. C12Q 1/46, C12M 3/00, application 11/684109, publication date September 13, 2007, priority March 9, 2007, applicant Bauer D.

2. “Luminescent nanosensor”, автор Mogul R. Мировой патент WO/2006/083269, кл. G01N 33/00, G01N 33/53, G01N 33/553, заявка PCT/US2005/016818, дата публикации 10.08.2006, приоритет 13.05.2005, заявитель Florida Atlantic University.2. “Luminescent nanosensor” by Mogul R. World Patent WO / 2006/083269, cl. G01N 33/00, G01N 33/53, G01N 33/553, application PCT / US2005 / 016818, publication date 08/10/2006, priority 05/13/2005, applicant Florida Atlantic University.

3. “Detection method for specific biomolecular interactions using FRET between metal nanoparticle and quantum dot”, авторы Kim H.-S., Oh E., Hong M.-Y., Lee D., Nam S. Патент США US/2006/0183247, кл. G01N 33/553, заявка 11/355069, дата публикации 17.08.2006, приоритет 16.02.2006.3. “Detection method for specific biomolecular interactions using FRET between metal nanoparticle and quantum dot”, authors Kim H.-S., Oh E., Hong M.-Y., Lee D., Nam S. US Patent US / 2006 / 0183247, CL G01N 33/553, application 11/355069, publication date 08/17/2006, priority 02/16/2006.

Недостатками рассмотренных выше аналогов являются чувствительность, пониженная из-за наличия люминесценции КТ в отсутствие аналита, и достаточно сложная технология создания сенсора.The disadvantages of the above analogs are sensitivity, reduced due to the presence of CT luminescence in the absence of analyte, and a rather complicated technology for creating a sensor.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения является решение, защищенное патентом “Colorimetric nanocrystal sensors, methods of making, and use thereof”, авторы Miller B.L., Krauss T.D. Мировой патент WO/02/100805, кл. C07C, заявка PCT/US02/18760, дата публикации 19.12.2002, приоритет 13.06.2001, заявитель University of Rochester. Согласно прототипу сенсор представляет собой комплекс полупроводниковой наночастицы и органического люминофора или металлической наночастицы, связанных с помощью лиганда, также способного к образованию комплексов с молекулами анализируемого вещества, причем степень его связывания с молекулами аналита выше, чем степень связывания с полупроводниковым нанокристаллом. Собственная люминесценция полупроводниковой наночастицы в комплексе с органическим люминофором частично потушена в результате переноса энергии внутри комплекса. При добавлении в пробу аналита происходит диссоциация комплекса, приводящая к увеличению интенсивности люминесценции полупроводниковой наночастицы, которое регистрируется как признак наличия аналита и может служить для количественной оценки его концентрации.The closest analogue (prototype) of the proposed technical solution is the solution protected by the patent “Colorimetric nanocrystal sensors, methods of making, and use thereof”, authors Miller B.L., Krauss T.D. World patent WO / 02/100805, cl. C07C, application PCT / US02 / 18760, publication date 12/19/2002, priority 13/06/2001, applicant University of Rochester. According to the prototype, the sensor is a complex of a semiconductor nanoparticle and an organic phosphor or metal nanoparticle bound with a ligand, also capable of forming complexes with analyte molecules, the degree of its binding to analyte molecules being higher than the degree of binding to a semiconductor nanocrystal. The intrinsic luminescence of a semiconductor nanoparticle in a complex with an organic phosphor is partially quenched as a result of energy transfer inside the complex. When an analyte is added to the sample, the complex dissociates, leading to an increase in the luminescence intensity of the semiconductor nanoparticle, which is recorded as a sign of the presence of the analyte and can serve to quantify its concentration.

Прототип имеет следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:

1) принципиально ограниченные чувствительность и точность определения аналита, обусловленные тем, что КТ, входящие в состав сенсора, люминесцируют как в присутствии аналита в пробе, так и в его отсутствие, и наличие аналита в пробе определяется по изменению интенсивности люминесценции полупроводниковых нанокристаллов (разностный метод), а не по наличию или отсутствию люминесценции;1) the fundamentally limited sensitivity and accuracy of the determination of the analyte, due to the fact that the quantum dots included in the sensor luminesce both in the presence of the analyte in the sample and in its absence, and the presence of the analyte in the sample is determined by the change in the luminescence intensity of semiconductor nanocrystals (difference method ), and not by the presence or absence of luminescence;

2) избыточная сложность композиции сенсора, включающей, помимо КТ и красителя, дополнительный связывающий агент, что усложняет и удорожает изготовление сенсоров.2) the excessive complexity of the sensor composition, which includes, in addition to CT and dye, an additional binding agent, which complicates and increases the cost of manufacturing sensors.

Решается задача повышения чувствительности определения ионов металлов и водорода при упрощении композиции.The problem of increasing the sensitivity of determination of metal and hydrogen ions while simplifying the composition is solved.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что КТ и органические молекулы, образующие диссоциативный люминесцентный сенсор, связываются в комплекс не с использованием дополнительного компонента, а посредством координационной связи молекул красителя с поверхностными ионами металла нанокристалла. При координационном типе связывания осуществляется непосредственный контакт молекулы с поверхностью нанокристалла, что обеспечивает максимальную эффективность переноса энергии. Собственная люминесценция КТ в таком комплексе полностью потушена за счет безызлучательного переноса энергии от КТ к молекуле органического красителя. Степень связывания молекул органического красителя с поверхностными ионами нанокристалла существенно ниже степени связывания данных молекул с детектируемыми свободными ионами, присутствующими в анализируемой пробе, поэтому при наличии аналита в пробе происходит диссоциация комплекса и появляется собственная люминесценция КТ, являющаяся индикатором наличия в пробе определяемого аналита. Интенсивность люминесценции служит количественной мерой концентрации ионов в анализируемой пробе. Тот факт, что люминесценция возникает только в присутствии аналита (нуль-метод), обеспечивает предлагаемому подходу принципиальное превосходство по чувствительности над аналогичными решениями, основанными на измерении разности сигналов (разностные методы).The essence of the invention lies in the fact that QDs and organic molecules that form a dissociative luminescent sensor do not bind to the complex using an additional component, but through the coordination bond of the dye molecules with the surface ions of the nanocrystal metal. In the coordination type of binding, the molecule directly contacts the surface of the nanocrystal, which ensures maximum energy transfer efficiency. The intrinsic luminescence of QDs in this complex is completely quenched due to nonradiative energy transfer from the QDs to the organic dye molecule. The degree of binding of organic dye molecules to the surface ions of a nanocrystal is significantly lower than the degree of binding of these molecules to detectable free ions present in the analyzed sample; therefore, in the presence of an analyte in the sample, the complex dissociates and the intrinsic luminescence of QDs appears, which indicates the presence of a determined analyte in the sample. The luminescence intensity is a quantitative measure of the concentration of ions in the analyzed sample. The fact that luminescence occurs only in the presence of an analyte (null method) provides the proposed approach with a fundamental superiority in sensitivity over similar solutions based on measuring the difference of signals (difference methods).

Диссоциативный люминесцентный наносенсор, представляющий собой координационный комплекс полупроводникового нанокристалла и органических молекул, может быть расположен в полимерной пленке, не препятствующей проникновению определяемых ионов к наносенсору, либо в жидкой гидрофобной фазе, имеющей фазовую границу с исследуемой пробой. Это обеспечивает следующие дополнительные преимущества по сравнению с прототипом, предполагающим введение люминесцентных наносенсоров непосредственно в раствор:A dissociative luminescent nanosensor, which is a coordination complex of a semiconductor nanocrystal and organic molecules, can be located in a polymer film that does not interfere with the penetration of detected ions to the nanosensor, or in a liquid hydrophobic phase having a phase boundary with the sample under study. This provides the following additional advantages compared to the prototype, which involves the introduction of luminescent nanosensors directly into the solution:

1) удобство использования, упрощение пробоподготовки - заранее приготовленная пленка помещается в исследуемый раствор;1) ease of use, simplification of sample preparation - a pre-prepared film is placed in the test solution;

2) возможность проведения параллельного люминесцентного анализа большого числа пространственно разделенных микропроб, наносимых в виде двумерной матрицы на пленку с наносенсорами, - метода, аналогичного используемому для анализа «биочипов»;2) the possibility of conducting parallel luminescent analysis of a large number of spatially separated microprobe applied in the form of a two-dimensional matrix on a film with nanosensors, a method similar to that used for the analysis of "biochips";

3) возможность использования гидрофобных КТ, более дешевых и при этом обладающих значительно более высоким квантовым выходом люминесценции, чем гидрофильные КТ, используемые в большинстве аналогов.3) the possibility of using hydrophobic QDs, which are cheaper and at the same time have a significantly higher luminescence quantum yield than hydrophilic QDs used in most analogues.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1-6, гдеThe essence of the invention is illustrated in figures 1-6, where

на фиг.1 приведена структурная формула 1-(2-пиридилазо)-2-нафтола;figure 1 shows the structural formula of 1- (2-pyridylazo) -2-naphthol;

на фиг.2 представлены спектры люминесценции пленочного сенсора: 1 - до обработки раствором азотнокислого кобальта; 2 - после обработки раствором азотнокислого кобальта с концентрацией 3,8×10-5 М; 3 - после обработки раствором азотнокислого кобальта с концентрацией 3,6×10-4 М;figure 2 presents the luminescence spectra of the film sensor: 1 - before treatment with a solution of cobalt nitrate; 2 - after treatment with a solution of cobalt nitrate with a concentration of 3.8 × 10 -5 M; 3 - after treatment with a solution of cobalt nitrate with a concentration of 3.6 × 10 -4 M;

на фиг.3 приведена зависимость относительной интенсивности люминесценции пленочного сенсора от концентрации ионов кобальта в анализируемой пробе;figure 3 shows the dependence of the relative luminescence intensity of the film sensor on the concentration of cobalt ions in the analyzed sample;

на фиг.4 представлены спектры люминесценции пленочного сенсора: 1 - до обработки раствором сернокислого никеля; 2 - после обработки раствором сернокислого никеля с концентрацией 7,0×10-5 М; 3 - после обработки раствором сернокислого никеля с концентрацией 3,5×10-4 М; 4 - после обработки раствором сернокислого никеля с концентрацией 7,0×10-4 М;figure 4 presents the luminescence spectra of the film sensor: 1 - before treatment with a solution of Nickel sulfate; 2 - after treatment with a solution of nickel sulfate with a concentration of 7.0 × 10 -5 M; 3 - after treatment with a solution of nickel sulfate with a concentration of 3.5 × 10 -4 M; 4 - after treatment with a solution of nickel sulfate with a concentration of 7.0 × 10 -4 M;

на фиг.5 приведена зависимость относительной интенсивности люминесценции пленочного сенсора от концентрации ионов никеля в анализируемой пробе;figure 5 shows the dependence of the relative luminescence intensity of the film sensor on the concentration of nickel ions in the analyzed sample;

на фиг.6 приведена зависимость относительной интенсивности люминесценции пленочного сенсора от уровня кислотности.figure 6 shows the dependence of the relative luminescence intensity of the film sensor on the level of acidity.

В качестве примера нами были создан диссоциативный люминесцентный наносенсор, представляющий собой координационные комплексы полупроводниковых нанокристаллов и органических молекул, внедренные в полимерную пленку (пленочный сенсор). Были использованы КТ CdSe/ZnS диаметром 2.5 нм с максимумом люминесценции 530 нм, синтезированные в соответствии с известной процедурой (Sukhanova А., Baranov A.V., Perova T.S., Cohen J.H.M., and Nabiev I. Controlled Self-Assembly of Nanocrystals into Polycrystalline Fluorescent Dendrites with Energy-Transfer Properties. Angew. Chemie Int. Ed. 45(13), 2048-2052 (2006)).As an example, we created a dissociative luminescent nanosensor, which is a coordination complex of semiconductor nanocrystals and organic molecules embedded in a polymer film (film sensor). CdSe / ZnS QDs with a diameter of 2.5 nm and a maximum luminescence of 530 nm were synthesized according to the well-known procedure (Sukhanova A., Baranov AV, Perova TS, Cohen JHM, and Nabiev I. Controlled Self-Assembly of Nanocrystals into Polycrystalline Fluorescent Dendrites with Energy-Transfer Properties. Angew. Chemie Int. Ed. 45 (13), 2048-2052 (2006)).

В качестве органического красителя использовался 1-(2-пиридилазо)-2-нафтол (ПАН), который широко применяется в качестве металлоиндикатора. Структурная формула ПАН приведена на фиг.1. ПАН нерастворим в воде, но может экстрагировать из водной среды в хлороформ, бензол, четыреххлористый углерод и т.д. ионы многих металлов и образовывать с ними хелатные комплексы, в которых ионы металлов замещают водород оксигруппы и координационно связываются с атомами азота азогруппы.As an organic dye, 1- (2-pyridylazo) -2-naphthol (PAN) was used, which is widely used as a metal indicator. The structural formula of the PAN is shown in figure 1. PAN is insoluble in water, but can be extracted from the aqueous medium into chloroform, benzene, carbon tetrachloride, etc. ions of many metals and form chelate complexes with them, in which metal ions replace hydrogen hydroxy groups and coordinate with nitrogen atoms of the azo group.

Нами были приготовлены отдельно толуольные растворы КТ (концентрация 5,8×10-4 М) и ПАН (концентрация 5,8×10-3 М). Затем они смешивались с полиуретановым двухкомпонентным клеем Novacote NC-250-A+СА-350 фирмы NOVACOTE в следующих соотношениях: 1,5 мл раствора КТ+1,5 мл раствора ПАН+1 мл клея Novacote NC-250-A+СА-350. Полученную смесь наносили на лавсановую подложку, после нанесения пленки сушились около 15 минут при температуре воздуха 100°С, а затем в течение суток при комнатной температуре. При таком объемном соотношении полимерного клея и вводимых в него толуольных растворов нами были получены пленки толщиной от 1 до 3 мкм с молярным соотношением КТ и ПАН 1 к 10.We prepared separately toluene solutions of CT (concentration of 5.8 × 10 -4 M) and PAN (concentration of 5.8 × 10 -3 M). Then they were mixed with Novacote NC-250-A + CA-350 two-component polyurethane adhesive from NOVACOTE in the following proportions: 1.5 ml of CT solution + 1.5 ml of PAN solution + 1 ml of Novacote NC-250-A + CA-350 glue . The resulting mixture was applied on a lavsan substrate, after applying the film, it was dried for about 15 minutes at an air temperature of 100 ° C, and then during the day at room temperature. With such a volume ratio of polymer glue and toluene solutions introduced into it, we obtained films with a thickness of 1 to 3 μm with a molar ratio of CT and PAN of 1 to 10.

Полимерную пленку (способ приготовления см. выше) помещали в кювету с дистиллированной водой под 45° и проводили регистрацию спектров люминесценции с помощью спектрофлуориметра “Флюорат-2-Панорама” (Люмекс, Россия).A polymer film (preparation method, see above) was placed in a cuvette with distilled water at 45 ° and luminescence spectra were recorded using a Fluorat-2-Panorama spectrofluorimeter (Lumex, Russia).

Для получения зависимости интенсивности люминесценции пленочного сенсора от концентрации ионов кобальта в анализируемой пробе одинаковые по площади образцы сенсора были выдержаны в растворах азотнокислого кобальта различной концентрации - от 3,8×10-5 М до 9,9×10-4 М. В случае анализа растворов на наличие ионов никеля использовались растворы сернокислого никеля с концентрациями от 7,0×10-5 М до 1,0×10-4 М. После этого образцы сенсора вынимались из растворов и проводилась регистрация их спектров люминесценции. На фиг.2 приведены спектры люминесценции образцов пленочного сенсора до и после воздействия на них раствором азотнокислого кобальта: 1 - до обработки раствором азотнокислого кобальта; 2 - после обработки раствором азотнокислого кобальта с концентрацией 3,8×10-5 М; 3 - после обработки раствором азотнокислого кобальта с концентрацией 3,6×10-4 М. Видно, что увеличение концентрации ионов кобальта в пробе приводит к существенному увеличению сигнала люминесценции сенсора.To obtain the dependence of the luminescence intensity of the film sensor on the concentration of cobalt ions in the analyzed sample, the same-sized sensor samples were aged in cobalt nitrate solutions of various concentrations - from 3.8 × 10 -5 M to 9.9 × 10 -4 M. In the case of analysis solutions for the presence of nickel ions, nickel sulfate solutions with concentrations from 7.0 × 10 -5 M to 1.0 × 10 -4 M were used. After that, the sensor samples were removed from the solutions and their luminescence spectra were recorded. Figure 2 shows the luminescence spectra of the samples of the film sensor before and after exposure to them with a solution of cobalt nitrate: 1 - before treatment with a solution of cobalt nitrate; 2 - after treatment with a solution of cobalt nitrate with a concentration of 3.8 × 10 -5 M; 3 - after treatment with a solution of cobalt nitrate with a concentration of 3.6 × 10 -4 M. It is seen that an increase in the concentration of cobalt ions in the sample leads to a significant increase in the sensor luminescence signal.

Параллельно с появлением и ростом люминесценции наблюдалось изменение окраски пленочного сенсора с сиреневой на серо-зеленую, что свидетельствует о диссоциации комплексов КТ/ПАН и об образовании комплексов ПАН/ионы кобальта. На фиг.3 приведена зависимость относительной интенсивности люминесценции пленочного сенсора от концентрации ионов кобальта в анализируемой пробе.In parallel with the appearance and growth of luminescence, a change in the color of the film sensor from lilac to gray-green was observed, which indicates the dissociation of the CT / PAN complexes and the formation of PAN / cobalt ions. Figure 3 shows the dependence of the relative luminescence intensity of the film sensor on the concentration of cobalt ions in the analyzed sample.

Нами было исследовано воздействие ионов никеля на пленочный сенсор. На фиг.4 приведены спектры люминесценции образцов пленочного сенсора до и после обработки их раствором сернокислого никеля: 1) до обработки раствором сернокислого никеля; 2) после обработки раствором сернокислого никеля с концентрацией 7,0×10-5 М; 3) после обработки раствором сернокислого никеля с концентрацией 3,5×10-4 М; 4) после обработки раствором сернокислого никеля с концентрацией 7,0×10-4 М.We have studied the effect of nickel ions on a film sensor. Figure 4 shows the luminescence spectra of the samples of the film sensor before and after processing them with a solution of Nickel sulfate: 1) before treatment with a solution of Nickel sulfate; 2) after treatment with a solution of nickel sulfate with a concentration of 7.0 × 10 -5 M; 3) after treatment with a solution of nickel sulfate with a concentration of 3.5 × 10 -4 M; 4) after treatment with a solution of nickel sulfate with a concentration of 7.0 × 10 -4 M.

Так же как и при воздействии на пленочный сенсор раствором азотнокислого кобальта, наличие в анализируемой пробе ионов никеля приводит к появлению отклика сенсора и его заметному увеличению с ростом концентрации ионов никеля в пробе. На фиг.5 представлена зависимость относительной интенсивности люминесценции пленочного сенсора от концентрации ионов никеля в анализируемой пробе.As in the case of exposure to a film sensor with a solution of cobalt nitrate, the presence of nickel ions in the analyzed sample leads to the appearance of a sensor response and its noticeable increase with increasing concentration of nickel ions in the sample. Figure 5 shows the dependence of the relative luminescence intensity of the film sensor on the concentration of nickel ions in the analyzed sample.

Нами была получена зависимость интенсивности люминесценции пленочного сенсора с комплексами КТ/ПАН от уровня кислотности анализируемой пробы, приведенная на фиг.6. Пленочный сенсор помещался в кювету с дистиллированной водой, в которую затем было последовательно добавлено 0,5; 1,5; 4,0 и 4,5 мкл 100% уксусной кислоты, что соответствует рН раствора 5,72; 5,33; 4,99 и 4,75 соответственно, и через определенное время после каждой добавки (10 мин) регистрировалась люминесценция образца. Из чертежа видно, что образец реагировал на последовательное увеличение концентрации кислоты в кювете: после каждой добавки наблюдалось увеличение интенсивности люминесценции. При данных величинах добавок уксусной кислоты вымывания ПАНа из пленки не наблюдалось, после эксперимента цвет пленки не изменился. Это свидетельствует о том, что большая часть комплексов КТ/ПАН не диссоциировала.We obtained a dependence of the luminescence intensity of a film sensor with CT / PAN complexes on the acidity level of the analyzed sample, shown in Fig.6. The film sensor was placed in a cuvette with distilled water, to which 0.5 was subsequently added sequentially; 1.5; 4.0 and 4.5 μl of 100% acetic acid, which corresponds to a solution pH of 5.72; 5.33; 4.99 and 4.75, respectively, and after a certain time after each addition (10 min), the luminescence of the sample was recorded. It can be seen from the drawing that the sample reacted to a sequential increase in the concentration of acid in the cuvette: after each addition, an increase in the luminescence intensity was observed. With the given values of acetic acid additions, the washing out of PAN from the film was not observed; after the experiment, the color of the film did not change. This suggests that most of the CT / PAN complexes did not dissociate.

Таким образом, предлагаемое изобретение обладает повышенной чувствительностью определения ионов металлов и водорода, простотой изготовления и отсутствием необходимости в специальной пробоподготовке.Thus, the present invention has an increased sensitivity for the determination of metal and hydrogen ions, ease of manufacture and the absence of the need for special sample preparation.

Claims (6)

1. Диссоциативный люминесцентный наносенсор, представляющий собой комплекс, состоящий из люминесцирующих полупроводниковых нанокристаллов и связанных с ними молекул органического красителя, отличающийся тем, что молекулы органического красителя связаны с поверхностными ионами металла полупроводникового нанокристалла посредством координационной связи при непосредственном контакте молекулы органического красителя с поверхностью нанокристалла.1. A dissociative luminescent nanosensor, which is a complex consisting of luminescent semiconductor nanocrystals and associated organic dye molecules, characterized in that the organic dye molecules are bonded to the surface ions of the metal of the semiconductor nanocrystal via coordination bond upon direct contact of the organic dye molecule with the surface of the nanocrystal. 2. Диссоциативный люминесцентный наносенсор по п.1, отличающийся тем, что собственная люминесценция полупроводниковых нанокристаллов в комплексе отсутствует.2. The dissociative luminescent nanosensor according to claim 1, characterized in that there is no intrinsic luminescence of semiconductor nanocrystals in the complex. 3. Диссоциативный люминесцентный наносенсор по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что в состав комплекса входят гидрофобные полупроводниковые нанокристаллы.3. A dissociative luminescent nanosensor according to any one of claims 1, 2, characterized in that the complex includes hydrophobic semiconductor nanocrystals. 4. Диссоциативный люминесцентный наносенсор по п.3, отличающийся тем, что в состав комплекса входят молекулы гидрофобных органических красителей, способные образовывать комплекс с ионами металлов и(или) ионами водорода.4. The dissociative luminescent nanosensor according to claim 3, characterized in that the complex includes molecules of hydrophobic organic dyes that can form a complex with metal ions and (or) hydrogen ions. 5. Диссоциативный люминесцентный наносенсор по п.4, отличающийся тем, что наносенсор помещен в тонкую гидрофобную полимерную пленку, не препятствующую проникновению определяемых ионов к наносенсору.5. The dissociative luminescent nanosensor according to claim 4, characterized in that the nanosensor is placed in a thin hydrophobic polymer film that does not interfere with the penetration of the detected ions to the nanosensor. 6. Диссоциативный люминесцентный наносенсор по п.4, отличающийся тем, что наносенсор находится в гидрофобной жидкой среде, имеющей фазовую границу с анализируемой пробой. 6. The dissociative luminescent nanosensor according to claim 4, characterized in that the nanosensor is in a hydrophobic liquid medium having a phase boundary with the analyzed sample.
RU2008147101/28A 2008-11-19 2008-11-19 Dissociative luminescent nanosensor RU2414696C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147101/28A RU2414696C2 (en) 2008-11-19 2008-11-19 Dissociative luminescent nanosensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147101/28A RU2414696C2 (en) 2008-11-19 2008-11-19 Dissociative luminescent nanosensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008147101A RU2008147101A (en) 2010-05-27
RU2414696C2 true RU2414696C2 (en) 2011-03-20

Family

ID=42680140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008147101/28A RU2414696C2 (en) 2008-11-19 2008-11-19 Dissociative luminescent nanosensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2414696C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456579C1 (en) * 2011-02-07 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (НИУ ИТМО) Dissociative luminescent nanosensor of metal ions and hydrogen in aqueous solutions

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008147101A (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Fluorescence immunoassay system via enzyme-enabled in situ synthesis of fluorescent silicon nanoparticles
Babamiri et al. Nickel nanoclusters as a novel emitter for molecularly imprinted electrochemiluminescence based sensor toward nanomolar detection of creatinine
Bai et al. Fluorescent nanosensors via photoinduced polymerization of hydrophobic inorganic quantum dots for the sensitive and selective detection of nitroaromatics
Wegner et al. Influence of luminescence quantum yield, surface coating, and functionalization of quantum dots on the sensitivity of time-resolved fret bioassays
CN104359880B (en) Chemical preparation process to the CdTe quantum fluorescent probe of trace N,N'-dimethyl-.gamma..gamma.'-dipyridylium detection
Rajamanikandan et al. Protein-localized bright-red fluorescent gold nanoclusters as cyanide-selective colorimetric and fluorometric nanoprobes
Cao et al. A fluorescent sensor array based on silver nanoclusters for identifying heavy metal ions
Jing et al. Fluorescence sensor array based on amino acids-modulating quantum dots for the discrimination of metal ions
Yan et al. Lanthanide-doped nanoparticles encountering porphyrin hydrate: Boosting a dual-mode optical nanokit for Cu2+ sensing
Gupta et al. PC12 live cell ultrasensitive neurotransmitter signaling using high quantum yield sulphur doped carbon dots and its extracellular Ca2+ ion dependence
CN110658168B (en) Method for detecting testosterone by gold nanocluster-gold nanorod immunosensor
Xing et al. Surface modifications technology of quantum dots based biosensors and their medical applications
Li et al. Glucose assay based on a fluorescent multi-hydroxyl carbon dots reversible assembly with phenylboronic acid brush grafted magnetic nanoparticles
CN110186884B (en) Visual molecularly imprinted nanosensor and preparation and application thereof
Babu et al. Conventional and nanotechnology based sensors for creatinine (A kidney biomarker) detection: A consolidated review
CN111269715A (en) Ratiometric fluorescent probe and application thereof in visual detection of glutathione
Luo et al. Dual-modes of ratiometric fluorescent and smartphone-integrated colorimetric detection of glyphosate by carbon dots encapsulated porphyrin metal–organic frameworks
Zhang et al. Complexation of polysaccharide and monosaccharide with thiolate boronic acid capped on silver nanoparticle
Shin et al. A colorimetric and fluorescence “turn-on” sensor for Fe (III) ion based on imidazole-functionalized polydiacetylene
Li et al. Acid-triggered self-assembled egg white protein-coated gold nanoclusters for selective fluorescent detection of Fe3+, NO2–, and cysteine
Li et al. Manipulating the surface chemistry of quantum dots for sensitive ratiometric fluorescence detection of sulfur dioxide
Harshita et al. Recent advances in nanomaterials‐based optical sensors for detection of various biomarkers (inorganic species, organic and biomolecules)
Bi et al. Room-temperature phosphorescence sensor based on manganese doped zinc sulfide quantum dots for detection of urea
Ahmed et al. Multifunctional dual emissive fluorescent probe based on europium-doped carbon dots (Eu-TCA/NCDs) for highly selective detection of chloramphenicol, Hg 2+ and Fe 3+
Wang et al. In situ synthesis of fluorescent copper nanoclusters for rapid detection of ascorbic acid in biological samples

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20121115

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181120