[發明專利]一種利用金納米顆粒陣列組裝檢測鎘離子的方法

在審

• 申請號: 202010815089.2
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111965118A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王昕;湯耀;賈良賓;馬曄
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/49;G01N1/38;G01N1/28
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

本發明公開了一種利用金納米顆粒陣列組裝檢測鎘離子的方法。將油相和表面修飾有半胱氨酸的金納米顆粒水相溶液注入容器后，加入待測鎘離子，通過震蕩乳化，將兩相分散為乳濁液；靜置，表面修飾有半胱氨酸的金NP在鎘離子的連接作用下，在油?水界面組裝為二維納米陣列，從而通過界面反射譜定量檢測鎘離子。本發明的優點在于：（1）在互不相溶的兩相界面上，將在三維溶液中捕獲到鎘離子的NP富集組裝為二維納米陣列，提高了檢測靈敏度；（2）通過將兩相震蕩乳化為乳濁液，所形成的無數小液滴提高了界面面積，縮短了NP和鎘離子的擴散距離，加速了檢測的動力學過程，從而縮短了檢測時間；（3）通過兩相界面處NP陣列的反射譜，得到鎘離子濃度，簡便快捷。

技術領域

本發明涉及一種利用金納米顆粒（NP）陣列組裝及所產生的界面反射譜變化來檢測鎘離子的方法，屬于化學傳感器及環境分析化學領域。

背景技術

伴隨著經濟的發展，每年有數以萬噸計的重金屬會隨著工業廢水廢物排入江河湖海。由于其不可降解性和在生物體內易于富集的特性，這些重金屬離子，尤其是鎘離子，極大地威脅著水體生態環境和漁業養殖，并通過食物鏈，間接影響居民的身體健康。對海洋污染物，尤其是重金屬污染物的檢測將成為未來科學利用海洋資源，可持續發展海洋經濟的重要基石之一。由于海洋污染物具有污染源種類多、散播范圍廣、持續時間長的特點，有針對性地發展快速、穩定、靈敏的傳感器并探尋新穎的傳感方法和原理是目前海洋污染物傳感的當務之急。盡管現代物理檢測方法，比如電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）、原子吸收光譜（AAS）可以有效地檢測多種重金屬，但它們精細的設備結構和復雜的制樣過程很大程度上限制了其在野外原位監測中的應用。

貴金屬納米顆粒（NP），由于其光、電特性和極大的比表面積，廣泛應用于色比、熒光、拉曼等光學傳感領域，帶來了極高的探測靈敏度和靈活性。其中一個應用較廣且靈活實用的傳感原理，是利用待測物與NP的相互作用，直接或間接地控制NP組裝的間距、形態來改變NP間的光學耦合作用，讀出光學檢測信號。目前，多種DNA、冠醚、多肽、氨基酸、芳香族化合物等被發現與某些重金屬離子具有較強的親和性，被負載于NP表面，應用于相應的重金屬傳感器之中。在鎘離子檢驗中，較為典型且應用廣泛的一種檢測方法為：在單一液相利用鎘離子導致的NP分散/團聚變化而產生的體相吸收光譜變化來探測待測物 [Y. Wu, S.Zhan, L. Wang, P. Zhou, Selection of a DNA aptamer for cadmium detectionbased on cationic polymer mediated aggregation of gold nanoparticles,Analyst, 2014, 139(6): 1550-1561.]。盡管這些基于體相NP團聚的方法易通過肉眼讀出，但由于觸發NP團聚待測物濃度極低地分散在三維體相中，且NP遷移率和擴散系數也較低，導致團聚反應的動力學速率較慢，光學信號會隨時間變化，平衡態需要等待較長時間，因而檢測結果均一性和可重復性不佳，檢測極限也有待改進 [F. Chai, C. Wang, T.Wang, L. Li, Z. Su, Colorimetric Detection of Pb²⁺ Using GlutathioneFunctionalized Gold Nanoparticles, ACS Applied Materials Interfaces, 2010,2(5): 1466-1470.]。因此，如何發展出基于NP的快速、穩定、靈敏的鎘離子光學傳感器仍是一個亟待解決的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種快速、穩定、靈敏的利用金NP陣列組裝檢測鎘離子的方法。

本發明的基本原理：