一种金纳米荧光探针及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供了一种金纳米荧光探针及其制备方法和应用。制备方法：将1?10份3?5mmol/L氯金酸水溶液加热至80?120℃，再将1?5份4?6mmol/L 2?巯基?4?甲基?5?噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌5?30min，即得到金纳米荧光探针。本发明反应条件简单，迅速，对环境友好。2?巯基?4?甲基?5?噻唑乙酸为还原剂及保护剂，其自身具有还原性，避免了常用的还原剂硼氢化钠、表面活性剂等的加入。该金纳米探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，室温保存稳定性良好，可用于Fe3+的高灵敏、高选择性检测，且检测过程简便、快速，检测结果准确。
【专利说明】
一种金纳米荧光探针及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明涉及荧光探针，特别是一种水溶性蓝色金纳米荧光探针及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]铁是血红蛋白的最重要组成成分之一，参与氧的运输，对维持其他携氧蛋白如亚铁血红蛋白酶、肌红蛋白、细胞色素的正常功能也必不可少，同时它也是许多参与能量代谢酶的重要成份，对人体健康有严重的影响，尤其是血液系统。缺铁会导致红细胞太少甚至贫血，相反，铁过量也会引起各种疾病，如帕金森综合症、阿尔茨海默氏症和癌症。目前，传统的科学检测铁的方法有多种，例如:原子吸收光谱法、电感藕合等离子体质谱法和气相色谱法等，还有文献报道使用有机染料或量子点检测铁。但大多数方法成本高、耗时长或需要复杂的精密仪器，因此研发出一种新型的、操作简便的、样品易处理的、所用仪器较便宜的方法成为分析化学领域的一个热点。荧光分析法具有灵敏度高、可实时检测、对样品基本无损伤等优点而具有广阔的应用前景。
[0003]近年来金纳米由于其独特的理化性质而受到了广泛的关注，在分析化学领域也得到了广泛的应用，功能化的金纳米作为探针已广泛应用于药物分析、食品安全、环境分析、生物分析、生物标记等领域。一般而言，金离子在溶液中被还原更倾向于生成较大粒径的纳米颗粒而不是具有荧光的小粒径纳米簇，这是因为纳米簇的比表面积大，表面活化能高，更容易聚集。基于此，纳米簇的合成需要特定基团的保护以防止其进一步聚集成没有荧光的纳米颗粒。保护基团对金纳米探针的荧光性质具有很重要的作用，因此选择合适的保护基团显得至关重要。目前，用于合成金纳米荧光探针的保护基团一般包括蛋白质、多肽等生物大分子及硫醇类小分子。采用蛋白质等生物大分子为保护剂时，因为蛋白质中的酪氨酸所含的苯酚基团在pH = 12才具有还原性，可将Au (I II)还原成Au原子，所以一般要使用NaOH将溶液调节至强碱性。以多肽为保护基团时，一般采用传统的化学还原法即采用NaBH4将氯金酸还原得到荧光性质较弱的金纳米颗粒，再利用十六烷基三甲基溴化铵和金纳米颗粒之间的静电作用将金纳米颗粒转入有机相甲苯中，在有机相中通过蚀刻得到具有荧光性质的金纳米探针。采用硫醇类小分子为保护剂时，许多报道采用NaBH4为还原剂将氯金酸通过动力学控制方法还原得到荧光性质较弱的金纳米颗粒，然后在适当条件下(如加热和加入过量的硫醇等)进一步得到金纳米荧光探针。已报道的方法需要用到强还原剂NaBH4、表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)或强碱性试剂NaOH等，且制备步骤繁琐，所需时间较长。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种金纳米荧光探针及其制备方法和应用。所述的金纳米荧光探针制备方法简单，对三价铁离子具有高度选择性，可用于检测三价铁离子，且检测手段简单。
[0005]为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0006]—种金纳米焚光探针的制备方法，包括步骤:以体积份数计，将1-10份3-5mmol/L氯金酸水溶液加热至80-120 0C，再将1-5份4-6mmo I/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌5-30min，即可得到金纳米荧光探针。
[0007]作为优选的技术方案，氯金酸水溶液和2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液的体积比为 7-9:2-4。
[0008]作为优选的技术方案，氯金酸水溶液的浓度为4mmoI/L。
[0009]作为优选的技术方案，2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液的浓度为5mmol/L。
[0010]作为优选的技术方案，氯金酸水溶液加热至100°C。
[0011 ]作为优选的技术方案，将2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到氯金酸水溶液并持续加热搅拌20min。
[0012]所制备的金纳米荧光探针对三价铁离子具有高度选择性，可在检测三价铁离子中应用。
[0013]一种三价铁离子的检测方法，包括如下步骤:将本发明所述的金纳米荧光探针(200yL)和磷酸缓冲溶液(2.5mL，10mmol/L)—起加入到荧光比色皿中，在上述荧光比色皿中再分别加入不同浓度的Fe3+标准溶液或待测溶液，以350nm为激发波长，测定其荧光光谱，随着Fe3+标准溶液浓度的增大，金纳米荧光探针的荧光逐渐被猝灭，基于此建立了检测Fe3+的工作曲线。Fe3+浓度与金纳米荧光探针的相对荧光强度(WI)呈两段良好的线性关系，其线性范围分别为9.9 X 10-9-3.0 X 10—W/L(Y= I.06+0.171X，线性系数R2 = 0.998)和3.2 X10—6-1.I X 10—3mol/L(Y= I.68+0.00309X，线性系数R2 = 0.987)，其中，1和I分别表示Fe3+不存在和存在下金纳米荧光探针的荧光强度，检测限为3.3X10—9mol/L。上述工作曲线可应用于待测溶液中Fe3+的检测。
[0014]与现有技术相比，本发明采用“一锅法”制备了一种水溶性良好的蓝色荧光纳米材料探针，反应条件简单，反应迅速，对环境友好。所选取2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸为还原剂及保护剂自身具有还原性，避免了常用的还原剂硼氢化钠、表面活性剂等的加入。
[0015]本发明提供的金纳米荧光探针在紫外灯下，呈现强烈的蓝色荧光，荧光量子产率可达4.5%;具有良好的光稳定性，室温下可保存12个月以上;对三价铁离子具有高度选择性，可在检测三价铁离子中应用，且检测手段简单，只需要借助荧光光谱仪即可实现，检测结果准确。
【附图说明】
[0016]图1实施例1金纳米荧光探针的制备及对三价铁离子测定的示意图。
[0017]图2实施例1金纳米荧光探针的荧光激发和发射光谱图。
[0018]图3实施例1金纳米荧光探针与各种阳离子作用后的荧光柱状图。
[0019]图4实施例1金纳米荧光探针对三价铁离子响应的工作曲线。
【具体实施方式】
[0020]下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明。下属实施例中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法;所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实验过程中所有使用的玻璃器皿用王水清洗过再用蒸馏水漂洗后烘干备用。实验中采用荧光光谱仪(F4500)测定金纳米探针的荧光光谱及荧光量子产率。
[0021]实施例1
[0022]将7mL 4mmol/L氯金酸水溶液加热至100°C，再将2mL 5mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌20min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为4.5%。
[0023]实施例2
[0024]将1mL 4mmol/L氯金酸水溶液加热至120°C，再将ImL 5mmol/L 2-巯基-4-甲基-
5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌30min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为3.5%。
[0025]实施例3
[0026]将ImL 4mmol/L氯金酸水溶液加热至110°C，再将5mL 5mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌20min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为2.7%。
[0027]实施例4
[0028]将3mL 4mmol/L氯金酸水溶液加热至90°C，再将3mL 5mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌5min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为3.3%。
[0029]实施例5
[0030]将5mL 4mmol/L氯金酸水溶液加热至80°C，再将4mL 5mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌lOmin，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为3.0%。
[0031 ] 实施例6
[0032]将9mL 4mmol/L氯金酸水溶液加热至100°C，再将4mL 5mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌20min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为4.3%。
[0033]实施例7
[0034]将7mL 3mmol/L氯金酸水溶液加热至100°C，再将3mL 6mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌30min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为3.6%。
[0035]实施例8
[0036]将7mL 5mmol/L氯金酸水溶液加热至100°C，再将5mL 4mmol/L 2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌20min，即可得到金纳米荧光探针。该金纳米荧光探针的荧光发射峰在430nm附近，呈现强烈的蓝色荧光，量子产率为3.4%。
[0037]实施例9
[0038]将实施例1制备的金纳米荧光探针溶液(200yL)和2.5mL的磷酸缓冲溶液(lOmmol/L)加到荧光比色皿中，在上述荧光比色皿中再分别加入1yL 0.5mmol/L的Fe3+和1yLlmol/L 的其它阳离子 K+,Na+,Li+,Ni+,Zn2+,Mn2+,Ba2+,Ca2+,Cd2+,Mg2+,Pb2+,Co2+,Hg2+,Cu2+，Fe2+,Al3+，Cr3+溶液，分别测其荧光光谱，绘制不同离子对应430nm处荧光强度的柱状图，见图3。经实验证明，其它阳离子不干扰体系对三价铁离子的检测。
[0039]实施例10
[0040]将实施例1制备的金纳米荧光探针溶液(200yL)和磷酸缓冲溶液(2.5mL，1mmol/L)一起加入到荧光比色皿中，在上述荧光比色皿中再分别加入不同浓度的Fe3+标准溶液或待测溶液，以350nm为激发波长，测定其荧光光谱。随着Fe3+标准溶液浓度的增大，金纳米荧光探针的荧光逐渐被猝灭，如图4所示，荧光强度的变化与Fe3+的浓度呈线性关系，图中荧光强度的变化以Ιο/Ι表示，其中1和I分别表示铁离子不存在和存在下金纳米荧光探针的荧光强度，通过线性拟合得到Fe3+浓度与金纳米荧光探针的相对荧光强度(1/I)呈两段良好的线性关系，其线性范围分别为9.9 X 10—9-3.0 X 10—6mol/L(Y= 1.06+0.171X，线性系数R2 =0.998)和3.2 X 10—6-1.I X 10—3mol/L(Y= I.68+0.00309X，线性系数R2 = 0.987)，Fe3+的检测限为3.3 X 10—9mol/L。该金纳米荧光探针可应用于血清中三价铁离子的检测。
【主权项】
1.一种金纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，包括步骤:以体积份数计，将1-10份3-5mmol/L氯金酸水溶液加热至80-120°C，再将1-5份4-6mmol/L2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液加入到上述氯金酸水溶液并持续加热搅拌5_30min，即得到金纳米荧光探针。2.如权利要求1所述的一种金纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的氯金酸水溶液和2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液的体积比为7-9:2-4 ο3.如权利要求1所述的一种金纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的氯金酸水溶液的浓度为4mmol/L。4.如权利要求1所述的一种金纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的2-巯基-4-甲基-5-噻唑乙酸水溶液的浓度为5mmoI /L。5.如权利要求1所述的一种金纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的氯金酸水溶液加热至100°C。6.如权利要求1所述的一种金纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的加热搅拌时间为20min。7.如权利要求1所述方法制备的金纳米荧光探针在检测三价铁离子中应用。
【文档编号】G01N21/64GK105820814SQ201610317154
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】张彦, 高鹏飞, 姜晶晶, 张国梅, 双少敏
【申请人】山西大学