專利名稱：一種汞離子熒光檢測探針及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汞離子熒光檢測探針及其應(yīng)用方法，以
及該熒光探針在水溶液中的選擇性地識別重金屬離子的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
重金屬離子(汞Hg2+ ;鉛Pb2+ ;鎘C(T ;銅CU2+)，特別是汞、鎘、鉛、銅等具有顯著的
生物毒性。重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染。主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成危害。重金屬的污染會造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染)等公害病，都是由重金屬污染引起的，損害了人體健康。 其中，汞是一種普遍的環(huán)境中重金屬，具有高毒性，它以不同的形式存在(金屬
離子，有機(jī)、無機(jī)鹽或化合物)，對人體健康造成嚴(yán)重的不良影響。金屬汞和有機(jī)汞蒸氣衍生物(如甲基汞)會影響大腦的許多不同的領(lǐng)域及與之相關(guān)的功能，無機(jī)汞會損害心臟，
腎臟，胃和腸等。Hg2+離子是汞最穩(wěn)定無機(jī)形式之一，具有高的細(xì)胞毒性，是一種腐蝕性的致癌物。汞在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過程(即遷移)。最普通的汞源-甲基汞，可以通過食物鏈聚集在人體內(nèi)，引起嚴(yán)重和永久性的對腦等器官的慢性中毒傷害[Lee J S， Han M S， Mirkin C A， Angew. Chem. Int. Ed. 2007，46,4093-4096.]。因此，日常對河或大的水體環(huán)境監(jiān)測檢驗(yàn)Hg2+和評估水體中提供的食物安全是至關(guān)重要的。2001年美國環(huán)保局(EFA)發(fā)布，在飲用水中汞離子的含量不能超過2ppb(10nM)。因此，實(shí)現(xiàn)環(huán)境領(lǐng)域或生物體中的汞離子的實(shí)時檢測和以及原位快速檢測，并且達(dá)到高的靈敏度具有十分重要的意義。 對于金屬離子的檢測，傳統(tǒng)的方法電感偶合等離子體法(ICP)和原子吸收光譜法都是十分有效的，但是它們除了需要大型儀器以外，還需大量樣品。此外還有利用絡(luò)合劑和與離子形成有色絡(luò)合物進(jìn)行比色測定的方法，但其靈敏度低，重現(xiàn)性差，現(xiàn)在一般很少采用。熒光分子探針技術(shù)應(yīng)用于過渡金屬及重金屬離子的檢測，可實(shí)現(xiàn)原位檢測，但很多熒光探針通常在有機(jī)溶劑中有較好的檢測效果，而在水溶液中有一定的局限性。近年來，使用核酸適體(適配子)或DNA酶等作為功能化試劑來與金納米顆粒制備探針，用于檢測Hg"[XueX J， Wang F， Liu X G， J. Am. Chem. Soc. 2008， 130， 3244-5 ;Liu C W， Hsieh Y T， Huang CC， Lin Z H， Chang H T， Chem. Comm. 2008,2242—4 ;Wang H， Wang Y X， Jin J Y， Yang R H，Anal. Chem. 2008，80，9021-9028 ;Ye B C， Yin B C， Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，8386-9 ;Liu B，Biosensors andBioelectronics，2008，24，756-760 ;Yu C J，Cheng T L，Tseng W L，Biosensors and Bioelectronics， 2009， 25， 204-210.]等重金屬離子，可以達(dá)到較好的靈敏度和選擇性，但由于DNA和酶造價較高，不能成為普遍應(yīng)用的選擇。 針對以上問題，我們研究了一種利用功能化的納米金顆粒顆粒用為熒光探針來檢測重金屬離子的方法。本發(fā)明提供一種操作簡單、快速定量檢測重金屬離子汞的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能在水溶液中檢測重金屬汞離子的熒光檢測探針。
本發(fā)明的另一目的是提供一種汞離子熒光檢測探針在重金屬離子檢測中的應(yīng)用方法。 本發(fā)明所述的汞離子熒光檢測探針為牛血清白蛋白(BSA)功能化的熒光金納米顆粒。 牛血清白蛋白分子表面富含各種氨基酸，用牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒表面富含氨基和羧基基團(tuán)，重金屬離子能與其表面的氨基酸作用發(fā)生配位，從而使熒光發(fā)生猝滅，并且，離子的初始濃度與熒光的強(qiáng)度有良好的線性關(guān)系，通過熒光檢測方法，可檢測出水溶液樣品中含有的微量的重金屬離子Hg2+。 —、熒光探針牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒(BSA-GNPs)的合成 在30 4(TC的水浴條件下，按牛血清白蛋白與氯金酸二種反應(yīng)物的質(zhì)量比為
1. 5 3 : 1配成水溶液，二種溶液在磁力攪拌下混合，2 5分鐘后，加入占混合溶液體積
5%的1M的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值，然后在恒溫條件下，持續(xù)攪拌10 24小時，
便得到牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒(BSA-GNPs)，在365nm的光源下，牛血清白蛋白
功能化的納米金顆粒發(fā)出紅色的光，在460 480nm波長激發(fā)下，在630 655nm有很強(qiáng)的
發(fā)射光譜。 二、檢測汞離子(Hg2+)
1、檢測靈敏度 使用牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒(BSA-GNPs)作為檢測熒光探針檢測Hg2+時，具有很高的靈敏度。將稀釋10 50倍后的熒光探針溶液按金粒與待測樣品的體積比為l : 3 20的比例混合，然后在365nm紫外光源下觀察，有汞離子存在時，熒光強(qiáng)度隨著汞離子的濃度的增加而降低或發(fā)生猝滅；進(jìn)行熒光光譜測試，得到的熒光光譜在470nm條件下激發(fā)，在635 655nm處有發(fā)射峰，熒光強(qiáng)度與汞離子濃度有良好的線性關(guān)系，因此，牛血清白蛋白功能化的金納米顆?？梢宰鳛闄z測汞離子的探針快速并定量地檢測水溶液中汞離子的存在，對汞離子的檢測限可達(dá)到0. lnM。
2、選擇性 使用牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒作為熒光探針檢測Hg"，具有很高的選擇性。相同條件下，多種二價的金屬離子(Pb2+， Cu2+， Mg2+， Zn2+， Ni2+， Co2+， Ca2+， Mn2+， Fe2+， Mg2+，CcT和Ba2+)中，汞離子對熒光探針表現(xiàn)出非常好的響應(yīng)，檢測Hg2+的濃度比Pb2+，Mg2+，Zn2+，Ni2+， Cu2+， Co2+， Ca2+， Mn2+， Fe2+， Mg2+， Cd2+和Ba2+離子的濃度低100 5000倍，說明具有高的選擇性。因此，牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒作為熒光探針可應(yīng)用于在生物組織和環(huán)境污水中汞離子的實(shí)時原位檢測。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明提供的熒光檢測探針靈敏度高、選擇性好，檢測限低。
2、不需要大型儀器，通過裸眼觀察或熒光光譜，即可識別檢測結(jié)果。
3、本發(fā)明易制備和保存；在fC條件下可保存10 15個月。
4、本發(fā)明所用試劑和操作過程均無毒副作用。
5、本發(fā)明方法簡單、快速、易操作，可進(jìn)行現(xiàn)場原位快速檢測。


附圖1、熒光探針檢測汞離子的普通照片及在365nm紫外燈下的熒光對比照片
其中，a為稀釋40倍后熒光探針的溶液照片；b為稀釋40倍后熒光探針檢測汞離子后對應(yīng)的溶液照片； 附圖2、熒光探針檢測汞離子過程中，不同汞離子濃度與熒光探針反應(yīng)后，在波長為470nm條件下激發(fā)得到的熒光光譜圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 : 在3『C的水浴條件下，按牛血清白蛋白與氯金酸二種反應(yīng)物的質(zhì)量比為1.8 : 1配成水溶液，二種溶液在磁力攪拌下混合，3分鐘后，加入占混合溶液體積5%的1M的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值，然后在恒溫條件下，持續(xù)攪拌12小時，便得到牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒(BSA-GNPs)即熒光探針，在365nm的光源下，牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒發(fā)出紅色的光，測試溶液的熒光光譜，在470nm波長下激發(fā)，在638 650nm有很
強(qiáng)的發(fā)射光譜。
實(shí)施例2 : 使用牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒作為熒光探針檢測生物組織或環(huán)境污水中汞離子的過程中，將制得的熒光探針稀釋40倍，按稀釋后熒光探針與生物組織或環(huán)境污水樣品的體積比為l : 4的比例分別加探針溶液和待測樣品，如取100ia稀釋后的熒光探針溶液加入400iU的待測的樣品中，然后在365nm的光源下觀察是否有紅色的發(fā)光，大于2. 5 ii M的汞離子會使熒光猝滅，如果有熒光，通過測試溶液的熒光光譜，在470nm波長下激發(fā)，在638 655nm處有很強(qiáng)的發(fā)射峰，依據(jù)汞離子濃度與熒光強(qiáng)度的線性關(guān)系來判斷待測樣品是否有汞離子的存在。
權(quán)利要求
一種汞離子熒光檢測探針，其特征是探針為牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒，尺寸為1～3nm，在365nm的光源下，溶液發(fā)出紅色的光，測試紫外光譜，在460～480nm波長激發(fā)下，在630～655nm有很強(qiáng)的發(fā)射光譜。
2. 如權(quán)利要求1所述的熒光探針的制備方法，其特征是在30 4(TC的水浴條件下，按牛血清白蛋白與氯金酸二種反應(yīng)物的質(zhì)量比為1. 5 3 : 1配成水溶液，二種溶液在磁力攪拌下混合，2 5分鐘后，加入占混合溶液體積5 %的 1M的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值，然后在恒溫條件下，持續(xù)攪拌10 24小時，便得到 牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒(BSA-GNPs)。
3. —種汞離子熒光檢測探針應(yīng)用于檢測重金屬離子汞的方法，其特征是 使用牛血清白蛋白功能化的納米金顆粒作為熒光探針檢測汞離子時，將熒光探針溶液或稀釋10 50倍后的熒光探針溶液按其與樣品的體積比為1 : 3 20的比例加入待測 的實(shí)時原位檢測生物組織和環(huán)境污水的樣品中，然后在365nm紫外光源下觀察，有汞離子 存在時熒光強(qiáng)度明顯降低或發(fā)生猝滅；進(jìn)行熒光光譜測試，得到的熒光光譜在470nm波長 下激發(fā)，在638-655nm處有發(fā)射峰，熒光強(qiáng)度與汞離子濃度有良好的線性關(guān)系，牛血清白蛋 白功能化的金納米顆?？梢宰鳛闊晒馓结樋焖俨⒍繖z測水溶液中汞離子的存在。
全文摘要
本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熒光探針檢測水溶液中重金屬離子的方法。本發(fā)明提供牛血清白蛋白功能化的金納米顆粒作為熒光探針，用于檢測水體中的汞離子的方法，取得了高的靈敏度和選擇性。本發(fā)明是利用牛血清白蛋白修飾金納米顆粒作為熒光探針，在檢測過程中，探針表面的各種氨基、羧基基團(tuán)可與重金屬離子配位，從而使熒光探針發(fā)生猝滅，并且，汞離子的初始濃度與熒光的強(qiáng)度有良好的線性關(guān)系，通過熒光檢測方法，從而可以指示水溶液中重金屬離子汞的存在。該方法不需要大型儀器，可實(shí)現(xiàn)原位快速檢測，檢測限低，可應(yīng)用于更多條件和范圍，并且操作簡單造價低，所用試劑和操作過程無毒副作用。
文檔編號G01N33/52GK101713737SQ200910218130
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者李鹿, 柴芳, 王婷婷, 王春剛, 蘇忠民, 趙亮, 高洪澤 申請人:東北師范大學(xué)