基于金及金银合金纳米粒子表面增强铽离子发光测定多巴胺

作     者：孙冲梅 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴霞

授予年度：2019年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：表面增强荧光 金纳米粒子 金银合金纳米粒子 稀土发光离子 多巴胺 

摘      要：多巴胺（DA）是生物体内一种重要的儿茶酚胺类神经递质,在中枢神经系统、心血管系统、内分泌系统和肾脏系统的功能调节方面发挥着重要作用。帕金森症、精神分裂症、亨廷顿氏舞蹈症、阿尔茨海默氏症等神经系统疾病与生物体液中DA含量的异常密切相关。因此,建立简便、高灵敏、高选择性的DA检测新方法,对于相关疾病的临床诊断及相关生物医药的研究具有重要意义。稀土发光离子是一类优良的荧光探针,因其具有发射光谱窄、光致发光寿命长、Stokes位移大、配位能力强等诸多优点。Tb（Ⅲ）可以与DA的邻苯二酚基团配位结合,通过Tb（Ⅲ）配合物荧光强度的变化来测定DA浓度。协配体、稀土共发光离子、表面活性剂或贵金属纳米粒子的加入可以敏化Tb（Ⅲ）发光,提高DA的检测灵敏度和选择性。目前关于贵金属纳米粒子敏化Tb（Ⅲ）发光的研究集中于银纳米粒子（AgNPs）,基于金纳米粒子（AuNPs）、金银合金纳米粒子（Ag-Aualloy NPs）的报道甚少。AgNPs的等离子体性质活泼,但其化学稳定性欠佳。而AuNPs具有化学稳定性好的优点。本论文旨在研究AuNPs及Ag-Au alloy NPs对Tb3+-DA配合物的表面增强荧光作用,实现对DA的高灵敏测定。本论文共分为三章。第一章为绪论,概述了检测DA的重要意义及其现有分析方法研究进展,并对敏化稀土离子探针发光分析方法,以及贵金属纳米材料的组成及其表面增强荧光作用研究进展进行了简要综述。第二章以AuNPs为表面增强荧光基底,与柠檬酸钠协同作用,增强了Tb（Ⅲ）荧光,提高了检测DA的灵敏度与选择性。本章中合成了AuNPs,其局域等离子体共振（LSPR）吸收峰位于523 nm处。此LSPR吸收峰与Tb（Ⅲ）的发射光谱（发射峰:547 nm）具有较大的光谱重叠。柠檬酸钠的加入增强了AuNPs的SEF作用:一方面可以适当调节Tb3+-DA与SEF距离;另一方面,使得体系的LSPR吸收峰红移至530 nm,增大了与Tb（Ⅲ）发射光谱的光谱重叠效率。AuNPs的加入对于协配体柠檬酸钠来说,可以有效促进Tb（Ⅲ）与DA之间的分子内能量转移。再者,柠檬酸钠对DA伯氨基的特异性识别作用。柠檬酸钠的引入显著提高了该复合探针对DA的选择性。研究发现:多种金属盐和生物小分子对DA测定的干扰较小。该复合探针成功应用于实际样品中DA的回收测定。利用紫外-可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱和TEM电镜等技术探讨了Tb（Ⅲ）、DA、柠檬酸钠与AuNPs之间的相互作用和荧光增强机理。第三章采用新合成的Au-Agalloy NPs作为SEF基底,构建了一个简便、高灵敏的复合Tb（Ⅲ）荧光探针,用于DA测定。合成了Au-Ag alloy NPs和不同粒径的AuNPs,并对比了他们的LSPR性质。研究发现,Au-Agalloy NPs集合了AgNPs良好等离子体特性和AuNPs良好化学稳定性等特点。与AuNPs相比,Au-Ag alloy NPs的LSPR吸收峰更强,局域等离子体电场强度更强,等离子体性质更活泼。Au-Ag alloy NPs溶液中的保护剂-柠檬酸钠,一方面,为Au-Ag alloy NPs和Tb3+-DA配合物之间提供了合适的SEF距离;另一方面,通过对Tb3+-DA的固定化作用,减少了Tb3+与水分子的碰撞,降低了非辐射衰减率,增强了Tb3+荧光。通过荧光寿命衰减曲线、紫外-可见吸收光谱、TEM、共振光散射光谱和拉曼光谱等技术,对体系荧光增强机理进行了探讨。本方法实现了对DA的灵敏检测,线性范围为0.60-90nM和90-1000nM,检出限低至0.19nM（S/N=3）。