TWI511971B - 探針、偵測金屬離子的方法、與偵測化學／生化分子的方法 - Google Patents

探針、偵測金屬離子的方法、與偵測化學／生化分子的方法 Download PDF

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Description

探針、偵測金屬離子的方法、與偵測化學/生化分 子的方法
本發明係關於偵測金屬離子與化學/生化分子之探針，更特別關於其製作方法與偵測方法。
在生物體內，金屬離子參與許多重要的生化反應，多種金屬離子如Fe、Cu、Co、Mn、Zn、Ca、Mg、K、Na等是維持生命活動所必須不可缺少的。這些金屬離子通常具有神經脈衝傳送、肌肉收縮及細胞活性調節的功能，或是會與生化分子相互作用進而造成生化分子的構形或是功能發生變化，因此在各種生物系統中都扮演重要的生理角色。另一方面，因工業造成的重金屬汙染如鉛、鎘及汞可以通過食物鏈經生物濃縮進入人體，直接影響著人類健康和自然生態環境。因此開發快速檢測金屬離子的分析方法是當前迫切的需求。傳統金屬離子的偵測方法是使用原子吸收光譜法、感應耦合電漿質譜法、原子螢光法、化學滴定法、電化學分析法以及比色法，這些方法普遍存在有儀器價格昂貴、樣品需求量大、樣品前處理步驟複雜及無法即時偵測的缺點，因此，開發一種微量、簡單、快速、高效的金屬離子檢測方法，並且進一步應用於檢測生化分子，有著重大的實用意義和市場前景。
本發明一實施例提供之探針，包括：金奈米簇；以及還原劑擔載於金奈米簇的表面，其中探針係由還原劑還原金離子而成，且金離子與還原劑的莫耳比例介於1：0.7至1：1.9之間。
本發明一實施例提供之偵測金屬離子的方法，包括：提供探針，且探針包括：金奈米簇；以及還原劑擔載於金奈米簇的表面，其中探針係由還原劑還原金離子而成，且金離子與還原劑的莫耳比例介於1：0.7至1：1.9之間；以及混合探針與待測溶液以形成混合物，藉由探針之螢光光譜與混合物之螢光光譜差異，分析待測溶液中是否含有特定金屬離子。
本發明一實施例提供之偵測化學/生化分子的方法，包括：提供探針，且探針包括：金奈米簇；還原劑擔載於金奈米簇的表面；以及金屬離子，螯合至還原劑，其中探針係由還原劑還原金離子而成，其中金離子與還原劑的莫耳比例1：0.7至1：1.9之間；以及混合探針與待測溶液以形成混合物，藉由探針之螢光光譜與混合物之螢光光譜差異，分析待測溶液是否含有特定化學/生化分子。
11、12、13‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例中，螢光性金奈米簇組成物的製造流程示意圖。
第2圖為本發明一實施例中，探針偵測化學/生化分子之示意圖。
第3A-3B、4、5、與6圖為本發明實施例中，不同Au：GSH之 莫耳比例製備之螢光性金奈米簇組成物的特定螢光波長。
第7A-7E與8A-8E圖為本發明實施例中，不同Au：GSH之莫耳比例製備之螢光性金奈米簇組成物對含硫醇基物質液體待測物之檢測結果。
第9A-9D、10A-10D、與11A-11D圖為本發明實施例中，不同Au：GSH之莫耳比例製備之螢光性金奈米簇組成物對含硫醇基物質液體待測物之檢測結果。
第12圖為本發明一實施例中，螢光性金奈米簇組成物與水或GSH溶液混合後之檢測結果比較圖。
第13A、13B、與13C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Ca2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第14A、14B、與14C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Mg2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第15A、15B、與15C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Co2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第16A、16B、與16C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Ni2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第17A、17B、與17C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Ag+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第18A、18B、與18C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Gd3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第19A、19B、與19C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Al3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第20A、20B、與20C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、 B、與C及Zr4+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第21A、21B、與21C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Zn2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第22A、22B、與22C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Cu2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第23A、23B、與23C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Cd2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第24A、24B、與24C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Ga3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第25A、25B、與25C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Pb2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第26A、26B、與26C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Eu3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第27A、27B、與27C圖為本發明一實施例中，分別為探針A、B、與C及Fe3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
第28A與28B圖為為本發明一實施例中，探針D對Cu2+ 離子溶液之定性及定量分析圖。
第29圖為為本發明一實施例中，探針E與含化學/生化分子之溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
請參照第1圖，係本發明一實施例所述之螢光性金奈米簇組成物的製備流程圖。首先，步驟11混合金離子溶液與一還原劑溶液，以得到第一混合液。在本發明一實施例中，金離子溶液可為四氯金酸溶液、氯化金溶液、亞硫酸金溶液、或上述之組 合。上述還原劑可為麩胱甘肽。當金離子與還原劑的莫耳比例介於1：0.9至1：1.4時，生成的金奈米簇組成物在600-650nm及800-850nm同時具有雙螢光放光峰。當金離子與還原劑的莫耳比例介於1：0至1：0.6時，混合溶液無任何螢光放光峰。當金離子與還原劑莫耳比例介於1：1.5至1：2時，則會使金奈米簇組成物之螢光放光峰開始變形。隨著還原劑的比例增加，金奈米簇組成物在700nm的單一螢光放光峰強度會逐漸減弱。
接著進行步驟12，加熱第一混合液以得到第二混合液。在本發明一實施例中，加熱反應可為一般常用的加熱方式如乾浴加熱槽或微波加熱。在本發明一實施例中，微波加熱之微波功率介於270W至450W之間，加熱時間介於10分鐘至60分鐘之間。若微波加熱之功率過低或加熱時間過短，將無法使金離子充份反應形成螢光性金奈米簇組成物。若微波加熱之功率過高及/或加熱時間過長，則容易生成粒徑較大的金奈米粒子。加熱製程形成的第二混合液中含有螢光性金奈米簇組成物，且還原劑以部分之型態擔載(capping)於螢光性金奈米簇的表面。所謂的部分型態係指還原劑未完全覆蓋金奈米簇的表面，且金奈米簇表面仍保有空位。
最後，可進行步驟13以離心第二混合液，並收集離心後之上層液以得到螢光性金奈米簇組成物。在收集含螢光性金奈米簇組成物之上層液後，將上層液置於4℃冰箱中保存備用。在一實施例中，離心步驟的轉速介於10000rpm-14000rpm之間。在另一實施例中，離心步驟的條件(包括轉速、時間和次數等)無需特別限制，只要可以達到分離前述螢光性金奈米簇組成物的目的 即可。
在本發明一實施例中，重複上述步驟11-13，差異在於金離子與還原劑之莫耳比例介於1：0.7至1：0.8之間，而其他加熱步驟與離心步驟之製程參數與前述實施例類似。經上述步驟後，還原劑亦以部分之型態擔載(capping)於螢光性金奈米簇的表面，且此螢光性金奈米簇組成物於800nm至900nm之間具有單一螢光放光峰。
螢光性金奈米簇組成物之特殊光學性質亦可作為訊號分子，視不同應用需求發展特殊修飾及嫁接技術，可作為檢測、影像、及藥物釋放治療等生物醫學，亦可將其光譜發光特性作為新光電材料，應用環安、食品安全、及食品工業檢測。
在本發明一實施例中，上述螢光性金奈米簇組成物可直接作為偵測Ag+ 、Gd3+ 、Zr4+ 、Fe3+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 之探針。在本發明另一實施例中，可在製備螢光性金奈米簇組成物後，再將螢光性金奈米組成物與螯合劑混合，使螯合劑擔載於金奈米簇的表面。在本發明一實施例中，螯合劑可為麩胱甘肽，且此探針係用以偵測Ag+ 、Gd3+ 、Al3+ 、Zr4+ 、Fe3+ 、Cd2+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。在本發明另一實施例中，螯合劑可為N-[Nα,Nα-雙(羧甲基)-離胺酸]-12-巰基月桂醯胺，且此探針係用以偵測Co2+ 、Ni2+ 、Ag+ 、Gd3+ 、Al3+ 、Zr4+ 、Zn2+ 、Fe3+ 、Cd2+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。以探針偵測金屬離子的方法可為混合探針與待測溶液以形成混合物，藉由探針之螢光光譜與混合物之螢光光譜差異，分析待測溶液中是否含有特定金屬離子。
在本發明一實施例中，上述螢光性金奈米簇組成物 (表面擔載有螯合劑)可與金屬離子混合，使金屬離子螯合至還原劑與螯合劑以形成探針，且此探針係用以偵測化學/生化分子。在本發明一實施例中，還原劑包括麩胱甘肽，螯合劑包括麩胱甘肽，金屬離子包括Gd3+ ，且化學/生化分子含有磷酸根。舉例來說，化學/生化分子可為磷酸鈉、焦磷酸鈉、或去氧腺苷三磷酸鹽。在本發明一實施例中，上述螢光性金奈米簇組成物(表面未擔載有螯合劑)可與金屬離子混合，使金屬離子螯合至還原劑以形成探針，且此探針係用以偵測化學/生化分子。在本發明一實施例中，還原劑包括麩胱甘肽，金屬離子包括Gd3+ ，且化學/生化分子含有磷酸根。舉例來說，化學/生化分子可為磷酸鈉、焦磷酸鈉、或去氧腺苷三磷酸鹽。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例
螢光性金奈米簇組成物之製備
實施例1
分別配製5mM的四氯金酸水溶液與5mM的麩胱甘肽(L-Glutathione,GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL麩胱甘肽水溶液(四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例為1：1)於微量離心管中，並以試管震盪器充分攪拌5分鐘以獲得第一混合液，打開微量離心管並置於微波爐中，將微波功率設定在270W加熱30分鐘，再將功率調整至450W加熱30分鐘以獲得第二混合液。將微量離心管冷卻至室溫，對微量離心管進行離心步驟(於12000rpm下離心10分鐘)。離心後收集微量離心管之上層液以獲得含螢光性金奈 米簇組成物之液體。本發明的製備方法，可藉由調控四氯金酸水溶液和麩胱甘肽水溶液的含量比例，來調整所欲得到的螢光放光峰之範圍。
實施例2
分別配製5mM的四氯金酸水溶液與5mM的麩胱甘肽(L-Glutathione,GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL麩胱甘肽水溶液(四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例為1：1)於玻璃樣品管中，並以試管震盪器充分攪拌10秒以獲得第一混合液。打開玻璃樣品管並置於乾浴加熱槽中，由室溫升溫至120℃加熱10分鐘，於120℃下再加熱50分鐘以獲得第二混合液。將玻璃樣品管冷卻至室溫，對玻璃樣品管進行離心步驟(於12000rpm下離心10分鐘)。離心後收集玻璃樣品管之上層液以獲得螢光性金奈米簇組成物。
實施例3
實驗步驟與實施例1相同，但改變麩胱甘肽水溶液的濃度，使四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例分別為Au：GSH=1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.6，莫耳比例為1：1.1的螢光性金奈米簇組成物仍具有雙放光峰的特性，Au：GSH=1：1.2的螢光性金奈米簇組成物之放光峰開始變形，如第3A-3B圖所示。
實施例4
實驗步驟與實施例2相同，但改變麩胱甘肽水溶液的濃度，使四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例分別為Au：GSH=1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4，生成的螢光性金奈米簇組成物仍具有雙放光峰的特性，如第4圖所示。
實施例5
實驗步驟與實施例1相同，但改變麩胱甘肽水溶液的濃度，使得到的四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例為1：0.8，量測到的圖譜如第3A圖所示。值得注意的是在該比例下，螢光性金奈米簇組成物在600-650nm及800-850nm並無雙螢光放光峰之特性，取而代之為係在近紅外光範圍有大於波長800nm的單一螢光放光峰。
比較例1
實驗步驟與實施例1相同，但改變麩胱甘肽水溶液的濃度，使得到的四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例分別為Au：GSH=1：0、1：0.1、1：0.2、1：0.4及1：0.6，由該些條件製得之產物不具螢光性，圖譜結果如第5圖所示。
比較例2
實驗步驟與實施例1相同，但改變麩胱甘肽水溶液的濃度，使得到的四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例分別為Au：GSH=1：1.7、1：1.8、1：1.9及1：2，由該些條件製得之產物逐漸變成位於700nm的單一放光峰且隨著GSH的比例增加放光強度逐漸減弱，圖譜結果如第6圖所示。
麩胱甘肽以部分之型態擔載(capping)於螢光性金奈米簇表面的證明
分別取15μL由比較例1之產物(Au：GSH=1：0、1：0.1、1：0.2、1：0.4、1：0.6)，額外分別再加入15μL不同濃度麩胱甘肽溶液(0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)於黑色微盤中混合均勻(1分鐘)，將該黑色微盤置入螢光光譜分析系統，以激發波長365nm進行螢 光光譜分析。由第7A-7E圖可知，比較例1之產物在添加麩胱甘肽溶液後無明顯螢光放光變化。
分別取15μL由實施例1(Au：GSH=1：1)與實施例3(Au：GSH=1：1.1，1：1.2、1：1.3、1：1.4)含有螢光性金奈米簇組成物的液體，額外分別再加入15μL不同濃度麩胱甘肽溶液(0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)於黑色微盤中混合均勻(1分鐘)，將該黑色微盤置入螢光光譜系統，以激發波長365nm進行螢光光譜分析。由第8A-8E圖可知，實施例1與實施例3之螢光性金奈米簇組成物在添加麩胱甘肽溶液後，在600-650nm波長螢光強度增加，800-850nm波長螢光強度減少。特別是Au：GSH=1：1、1：1.1、及1：1.2時，消長變化最為明顯。由結果推知為麩胱甘肽以部分之型態擔載(capping)於螢光性金奈米簇表面，使合成出螢光性金奈米簇組成物仍有空位讓後續再添加之麩胱甘肽可以再鍵結而造成螢光放光變化。
當Au：GSH的莫耳比例介於1：1.3~1：1.4時，額外加入15μL不同濃度麩胱甘肽溶液(0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)時，1：1.3~1：1.4螢光放光光譜已開始形變位移且消長變化較小。推測是較多麩胱甘肽擔載(capping)於螢光性金奈米簇組成物之原始表面造成空位較少，因此，額外再添加麩胱甘肽僅能鍵結在的少數位置所致。
螢光性金奈米簇組成物添加麩胱甘肽螢光強度分析
將波長在630nm的螢光放光增強差值加上波長在810nm的放光減弱差值定義為△RFU，可觀察螢光強度變化與麩胱甘肽濃度 之間的關係。由於麩胱甘肽在合成過程中同時扮演還原劑和擔載(capping agent)的角色，推測當合成使用麩胱甘肽的濃度較低會導致粒徑較大的螢光性金奈米簇組成物生成，同時表面能夠與硫醇(thiol)作用的Au(I)數量少，因此額外再添加麩胱甘肽能與螢光性金奈米簇組成物的鍵結空位變少，導致螢光強度變化量較小。隨著合成使用麩胱甘肽的濃度增加時會生成粒徑較小的螢光性金奈米簇，同時表面能夠與硫醇(thiol)作用的Au(I)數量變多，因此添加硫醇所導致的螢光強度變化量較大。Au：GSH之莫耳比例介於1：0.8~1：1.2時，其△RFU相對於後續添加之GSH量如第9A-9D圖所示。
本案另一實施例，當Au：GSH之莫耳比例介於1：1.3~1：1.6時，由於螢光性金奈米簇組成物表面被麩胱甘肽擔載(capping)的數量較多，因此在添加麩胱甘肽的測試中螢光強度的變化量較低且有較早飽和的趨勢，結果如第10A-10D圖所示。
本案再一實施例，當Au：GSH之莫耳比例介於1：1.7~1：1.9時，由於螢光性金奈米簇組成物表面被麩胱甘肽擔載(capping)的數量較多，因此在添加麩胱甘肽的測試中螢光強度的變化量較低且有較早飽和的趨勢，結果如第11A至11C圖所示。第11D圖為Au：GSH之莫耳比分別為1：1.2、1：1.4、與1：1.7的比較圖。
以本案合成方法，當四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例為1：0.8~1：1.2時，所得到的螢光性金奈米簇組成物隨著添加麩胱甘肽的濃度愈高，其於600-650nm的放光增強，而於800-850nm的放光減弱。當四氯金酸與麩胱甘肽的莫耳比例為1：1.8~1：1.9時，所得到的螢光性金奈米簇組成物隨著添加麩胱甘肽的濃度愈 高，螢光放光的總變化量皆有增加而逐漸飽和的趨勢。同時，以較高麩胱甘肽濃度合成的螢光性金奈米簇組成物有較早飽和的趨勢。由結果得知，控制四氯金酸與麩胱甘肽比例，可調控螢光性金奈米簇表面被麩胱甘肽擔載(capping)的多寡。
另，亦可參考第12圖，螢光性金奈米簇組成物與後續添加之麩胱甘肽反應後，可使螢光光譜改變，如630nm波長螢光強度增加，810nm波長螢光強度減少。也因為前述之特性本案之螢光性金奈米簇組成物可以作為檢測含硫醇待測物之平台。
本案雖然能藉由螢光光譜來判定螢光放光峰的變化，亦可視應用肉眼觀察放光強度變化判定。
偵測金屬離子之探針的製備
探針A
取實施例3之螢光性金奈米簇組成物(Au：GSH=1：1.1)之溶液以去離子水稀釋10倍後取15μL與水(15μL)混合作為探針A。
探針B
取實施例3之螢光性金奈米簇組成物(Au：GSH=1：1.1)之溶液以去離子水稀釋10倍後取15μL與0.1mM之麩胱甘肽水溶液(15μL)混合作為探針B。在探針B中，後續添加之麩胱甘肽是用以作為螯合劑。
探針C
取實施例3之螢光性金奈米簇組成物(Au：GSH=1：1.1)之溶液以去離子水與二甲基亞碸的混合溶液(體積比7/2)稀釋10倍後，取15μL與0.05mM之N-[Nα,Nα-雙(羧甲基)-離胺酸]-12-巰基月桂醯胺(N-[Nα,Nα-Bis(carboxymethyl)-L-lysine]-12- mercaptododecanamide，簡稱硫醇化-NTA)溶於二甲基亞碸的溶液(15μL)混合作為探針C。在探針C中，後續添加之硫醇化-NTA是用以作為螯合劑。
探針D
取實施例3之螢光性金奈米簇組成物(Au：GSH=1：1.1)之溶液以去離子水稀釋10倍後取15μL與0.2mM之麩胱甘肽水溶液(15μL)混合作為探針D。在探針D中，後續添加之麩胱甘肽是用以作為螯合劑。
探針E
取實施例3之螢光性金奈米簇組成物(Au：GSH=1：1.1)之溶液以去離子水稀釋10倍後取15μL與0.2mM之麩胱甘肽水溶液(15μL)、Gd3+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘作為探針E。在探針E中，後續添加之麩胱甘肽是用以作為螯合劑，而後續添加之Gd3+ 離子是用以作為金屬離子。
偵測金屬離子
實施例6
分別取探針A、B、與C，各自與Ca2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第13A、13B、與13C圖分別為探針A、B、與C及Ca2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例7
分別取探針A、B、與C，各自與Mg2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第14A、14B、與14C圖分別為探針A、B、與C及Mg2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例8
分別取探針A、B、與C，各自與Co2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第15A、15B、與15C圖分別為探針A、B、與C及Co2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例9
分別取探針A、B、與C，各自與Ni2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第16A、16B、與16C圖分別為探針A、B、與C及Ni2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例10
分別取探針A、B、與C，各自與Ag+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第17A、17B、與17C圖分別為探針A、B、與C及Ag+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例11
分別取探針A、B、與C，各自與Gd3+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第18A、18B、與18C圖分別為探針A、B、與C及Gd3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例12
分別取探針A、B、與C，各自與Al3+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第19A、19B、與19C圖分別為探針A、B、與C及Al3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例13
分別取探針A、B、與C，各自與Zr4+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第20A、20B、與20C圖分別為探針A、B、與C及Zr4+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例14
分別取探針A、B、與C，各自與Zn2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第21A、21B、與21C圖分別為探針A、B、與C及Zn2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例15
分別取探針A、B、與C，各自與Cu2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第22A、22B、與22C圖分別為探針A、B、與C及Cu2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例16
分別取探針A、B、與C，各自與Cd2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第23A、23B、與23C圖分別為探針A、B、與C及Cd2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例17
分別取探針A、B、與C，各自與Ga3+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第24A、24B、與24C圖分別為探針A、B、與C及Ga3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例18
分別取探針A、B、與C，各自與Pb2+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第25A、25B、與25C圖分別為探針A、B、與C及Pb2+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例19
分別取探針A、B、與C，各自與Eu3+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第26A、26B、與26C圖分別為探針A、B、與C及Eu3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例20
分別取探針A、B、與C，各自與Fe3+ 離子溶液(100μM,15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第27A、27B、與27C圖分別為探針A、B、與C及Fe3+ 離子溶液混合前後的螢光光譜比較圖。
實施例21
取探針D，各自與不同濃度(0.5μM、1μM、2.5μM、5μM、10μM、25μM、50μM、100μM)之Cu2+ 離子溶液(15μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析。第28A圖為探針D與不同濃度之Cu2+ 離子溶液混合後之螢光光譜，而第28B圖係以波長630nm與810nm的相對螢光強度值總和對應不同濃度之Cu2+ 之圖譜。由上述可知，本申請案之探針除了可定性待測物中的金屬離子，還可定量金屬離子的濃度。
實施例22
取探針E分別與含有不同磷酸根的溶液(10μM,30μL)混合10分鐘後進行螢光光譜分析，如第29圖所示。在上述檢測中，以磷酸鈉、焦磷酸鈉作為化學分子、及去氧腺苷三磷酸鹽作為生化分子。由第29圖可知，由於含有不同磷酸根的化學/生化分子與Gd3+ 之作用力不同，因而造成不同的螢光光譜變化。上述機制如第2圖所示，表面擔載有還原劑之螢光性金奈米簇與螯合劑(與還原劑相同)及金屬離子混合後，螯合劑擔載於金奈米簇表面上，且金屬離子螯合至螯合劑與還原劑。化學/生化分子與上述探針混合後，可與探針表面的金屬離子作用。

Claims (18)

  1. 一種探針，包括：一金奈米簇；以及一還原劑擔載於該金奈米簇的表面，其中該探針係由該還原劑還原金離子而成，且該金離子與該還原劑的莫耳比例介於1：0.7至1：1.9之間，其中該還原劑包括麩胱甘肽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之探針，其中該探針係用以偵測Ag+ 、Gd3+ 、Zr4+ 、Fe3+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之探針，更包括一螯合劑擔載於該金奈米簇的表面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之探針，其中該螯合劑包括麩胱甘肽，且該探針係用以偵測Ag+ 、Gd3+ 、Al3+ 、Zr4+ 、Fe3+ 、Cd2+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之探針，其中該螯合劑包括N-[Nα,Nα-雙(羧甲基)-離胺酸]-12-巰基月桂醯胺，且該探針係用以偵測Co2+ 、Ni2+ 、Ag+ 、Gd3+ 、Al3+ 、Zr4+ 、Zn2+ 、Fe3+ 、Cd2+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之探針，更包括一金屬離子螯合至該還原劑與該螯合劑，且該探針係用偵測化學/生化分子。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之探針，其中該螯合劑包括麩胱甘肽，該金屬離子包括Gd3+ ，且該化學/生化分子含有磷酸根。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之探針，更包括一金屬離子螯合至該還原劑，且該探針係用以偵測化學/生化分子。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之探針，其中該金屬離子包括Gd3+ ，且該化學/生化分子含有磷酸根。
  10. 一種偵測金屬離子的方法，包括：提供一探針，且該探針包括：一金奈米簇；以及一還原劑擔載於該金奈米簇的表面，其中該探針係由該還原劑還原金離子而成，且該金離子與該還原劑的莫耳比例介於1：0.7至1：1.9之間；以及混合該探針與一待測溶液以形成一混合物，藉由該探針之螢光光譜與該混合物之螢光光譜差異，分析該待測溶液中是否含有特定金屬離子，其中該還原劑包括麩胱甘肽。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之偵測金屬離子的方法，其中該金屬離子包括Ag+ 、Gd3+ 、Zr4+ 、Fe3+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之偵測金屬離子的方法，更包括一螯合劑擔載於該金奈米簇的表面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之偵測金屬離子的方法，其中該螯合劑包括麩胱甘肽，且該金屬離子包括Ag+ 、Gd3+ 、Al3+ 、Zr4+ 、Fe3+ 、Cd2+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之偵測金屬離子的方法，其中該螯合劑包括N-[Nα,Nα-雙(羧甲基)-離胺酸]-12-巰基月桂醯 胺，且該金屬離子包括Co2+ 、Ni2+ 、Ag+ 、Gd3+ 、Al3+ 、Zr4+ 、Zn2+ 、Fe3+ 、Cd2+ 、Ga3+ 、Pb2+ 、Eu3+ 、或Cu2+ 。
  15. 一種偵測化學/生化分子的方法，包括：提供一探針，且該探針包括：一金奈米簇；一還原劑擔載於該金奈米簇的表面；以及一金屬離子，螯合至該還原劑，其中該探針係由該還原劑還原金離子而成，其中該金離子與該還原劑的莫耳比例介於1：0.7至1：1.9之間；以及混合該探針與一待測溶液以形成一混合物，藉由該探針之螢光光譜與該混合物之螢光光譜差異，分析該待測溶液中是否含有特定化學/生化分子。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之偵測化學/生化分子的方法，其中該還原劑包括麩胱甘肽，該金屬離子包括Gd3+ ，且該化學/生化分子含有磷酸根。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之偵測化學/生化分子的方法，更包括一螯合劑擔載於該金奈米簇的表面，且該金屬離子亦螯合至該螯合劑。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之偵測化學/生化分子的方法，其中該還原劑包括麩胱甘肽，該螯合劑包括麩胱甘肽且該金屬離子包括Gd3+ ，且該化學/生化分子含有磷酸根。
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