一種金納米棒手性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法及一種銅離子的檢測(cè)方法
【專利摘要】一種利用金納米棒肩并肩組裝體和含巰基的手性分子構(gòu)成的手性組裝結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法及利用其的等離激元圓二色信號(hào)實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測(cè)銅離子的方法。在金納米棒肩并肩組裝體中加入含巰基的手性分子后，手性分子通過(guò)形成金-硫鍵吸附于金棒表面并使金棒發(fā)生扭轉(zhuǎn)，形成PCD信號(hào)。銅離子可催化溶解氧并氧化含巰基的手性分子，形成二硫化物，因后者在金棒上吸附較弱，因此會(huì)導(dǎo)致手性組裝體PCD信號(hào)發(fā)生改變。本發(fā)明利用這一原理，通過(guò)建立待測(cè)銅離子與手性組裝結(jié)構(gòu)PCD信號(hào)的關(guān)系實(shí)現(xiàn)了皮摩爾量級(jí)銅離子的測(cè)定。
【專利說(shuō)明】一種金納米棒手性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法及一種銅離子的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金納米棒手性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法及銅離子的檢測(cè)方法，特別涉及一種基于金納米棒肩并肩組裝體表面等離激元圓二色信號(hào)對(duì)銅離子的超敏檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2009 年，Kotov 等人(Chen, W.；Bian, A.；Agarwal, A.；Liu, L.；Shen, H.；ffang, L.；XujC.；Kotov,N.A.，Nanoparticle superstructures made by polymerase chainreaction:collective interactions of nanoparticles and a new principle forchiral materials.Nano letters2009，9，2153-2159.)利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PolymeraseChain Reaction, PCR)得到了球型金納米顆粒的四面體組裝體，并發(fā)現(xiàn)了該組裝體的等離激元圓二色(Plasmonic Circle Dichroism，Pd))現(xiàn)象。繼Kotov等人的開創(chuàng)性工作之后，貴金屬納米晶體(尤其是金和銀)和各種手性分子形成的復(fù)合物和組裝體的PCD現(xiàn)象(Ben-Moshe, A.；Maoz, B.M.；Govorov, A.0.；Markovich, G., Chirality and chiropticaleffects in inorganic nanocrystal systems with plasmon and exciton resonances.Chem Soc Rev2013，42，7028-7241.)吸引了極大的關(guān)注并獲得了很大進(jìn)展。
[0003]PCD現(xiàn)象的兩大優(yōu)勢(shì)是可以將手性(小)分子的CD響應(yīng)從紫外區(qū)域轉(zhuǎn)移到可見近紅外區(qū)域和顯著放大⑶信號(hào)強(qiáng)度。由于這兩大優(yōu)勢(shì)，P⑶已經(jīng)有效用于手性識(shí)別(Xu，L.；Xuj Z.；Ma, W.;Liu，L ；Wang, L.；Kuang, H.；Xu, C., Highly selective recognition andultrasensitive quantification of enantiomers.Journal of Materials ChemistryB2013，1,4478-4483.)和超敏檢測(cè)。比如，對(duì)汞離子納摩爾級(jí)的檢測(cè)(Zhuj Y.Y.;Xu，LG.;Ma，W.;Xu，Z.;Kuang，H.；Wang, L B.;Xu，C.L., A one-step homogeneous plasmoniccircular dichroism detection of aqueous mercury ions using nucleic acidfunctionalized go Id nanorods.Chemical Communications 2012，48，11889-11891.)，其最低檢測(cè)限(Limit of Detection，L0D)可達(dá)0.03ng HiL-1O目前，最低的檢測(cè)已發(fā)展到用金納米棒手性組裝體檢測(cè)阿摩爾級(jí)的DNA(Ma，W.；Kuang, H.;Xu，L ;Ding，L ;Xu，C.；Wang, L.；Kotov, N.A., Attomolar DNA detection with chiral nanorod assemblies.Nature communications2013, 4，2689.)。
[0004]上述研究均指明基于PCD效應(yīng)的分析檢測(cè)未來(lái)可能成為一種常規(guī)的高靈敏度檢測(cè)策略。在眾多的金屬納米顆粒中，由于金和銀納米顆粒較強(qiáng)的表面等離激元共振(SPR)特征及其可調(diào)性，已經(jīng)有了非常廣泛地研究。相比球形金納米顆粒，金納米棒在近些年引起了更多的關(guān)注。金納米棒不僅易于合成，組裝體具有多樣性，它們還比球型金納米顆粒更易形成手性超分子結(jié)構(gòu)。理論和實(shí)驗(yàn)中都已證明，平行組裝的金納米棒結(jié)構(gòu)稍微扭轉(zhuǎn)就會(huì)產(chǎn)生很大的PCD 強(qiáng)度(Augui6，B.；Alonso-Gomez, J.L.；Guerrero-Martinez, A.s.；Liz-Marzanj L.M., Fingers Crossed:Optical Activity of a Chiral Dimer of PlasmonicNanorods.The Journal of Physical Chemistry Letters2011, 2, 846-851.Maj W.；Kuangj H.；Wang, L.;Xu，L ；Chang, W.-S.；Zhang, H.；Sun, M.；Zhu, Y.；Zhao, Y.；Liu, L.；Xuj C.；Link, S.；Kotov, N.A., Chiral plasmonics of self-assembled nanorod dimers.Sc1.Rep.2013，3.)。因此基于金納米棒組裝體和手性分子之間的P⑶信號(hào)在超敏檢測(cè)中應(yīng)該會(huì)具有很大的潛在應(yīng)用。
[0005]銅離子是動(dòng)植物體內(nèi)必需的一種過(guò)渡金屬離子，但是，過(guò)量的銅離子會(huì)導(dǎo)致許多嚴(yán)重后果，比如會(huì)引起阿爾茲海默病、帕金森病等(Liu，X.；Zhang, N.；Bing, T.；ShangguanjD.，Carbon Dots Based Dual-Emission Silica Nanoparticles as aRatiometric Nanosensor for Cu.Anal Chem2014, 86, 2289-2296.Zhang, J.;Zhang，L ；Weij Y.;Ma，J.;Shuang，S.;Cai，Z.;Dong，C.，A selectively fluorescein-basedcolorimetric probe for detecting copper (II) ion.Spectrochimica acta.PartA, Molecular and biomolecular spectroscopy2013，122，731-736.) ?因此發(fā)明高靈敏度檢測(cè)銅離子的方法十分重要。
[0006]目前已有不少方法用于銅離子檢測(cè)，如傳統(tǒng)的電感耦合等離子體/質(zhì)譜技術(shù)(Kato, T.；Nakamura, S.；Morita, Μ., Determination of nickel, copper, zinc, silver, cadmium and lead in seawater by isotope dilution inductively coupledplasma mass spectrometry.Analytical sciencesl990，6，623-626.Chen, D.;Hu，B.；Huang, C.，Chitosan modified ordered mesoporous silica as micro-columnpacking materials for on-line flow injection-1nductiveIy coupled plasmaoptical emission spectromet ry determination of trace heavy metals inenvironmental water samples.Talanta2009，78，491-497.)、電化學(xué)技術(shù)(Yang，W.；Jaramilloj D.；Gooding, J.J.；Hibbert, D.B.；Zhang, R.；Willett, G.D.；Fisher, K.J., Sub-ppt detection limits for copper ions with Gly-Gly-His modifiedelectrodes.Chemical Communications2001, 1982-1983.Yantaseej W.；Hongsirikarn,K.；Warner, C.L.；Choi, D.；Sangvanich, T.；Toloczko, Μ.B.；Warner, M.G.；Fryxell, G.E.；Addlemanj R.S.;Timchalk，C.，Direct detection of Pb in urine and Cd，Pb，Cu，andAg in natural waters using electrochemical sensors immobilized with DMSAfunctionalized magnetic nanoparticles.Analyst 2008, 133, 348-355.)到較簡(jiǎn)便快速的焚光技術(shù)(Zhang，J.;Li，B.；Zhang, L.； Jiang, H., An optical sensor for Cu (ii)detection with upconverting luminescent nanoparticles as an excitationsource.Chemical Communications2012，48，4860-4862.Yang, X.;Yang，L.;Dou，Y.；Zhuj S., Synthesis of highly fluorescent lysine-stabilized Au nanoclusters forsensitive and selective detection of Cu2+ion.Journal of Materials ChemistryC2013，1，6748-6751.He，Y.;Tian，J.;Zhang，J.;Chen，S.； Jiang, Y.;Hu，K.;Zhao，Y.；Zhao, S.，DNAzyme self-assembled gold nanorods—based FRET or polarizationassay for ultrasensitive and selective detection of copper (II) ion.BiosensBioelectron2014，55，285-288.)、顯色技術(shù)(Yao，Ζ.;Yang，Υ.；ChenjX.;Hu，Χ.；Zhang, L.;Liu，L ；Zhao, Y.；Wu, H.-C., Visual Detection of Copper (II) 1ns Basedon an Anionic Polythiophene Derivative Using Click Chemistry.AnalyticalChemistry2013, 85，5650-5653.LiujJ.;Lu，Y.，Colorimetric Cu2+detection with aligation DNAzyme and nanoparticles.Chemical Communications2007,4872-4874.Xing, C.；Feng, M.；Hao, C.；Xu, L.；Wang, L.；Xu, C., Visual Sensor for the Detectionof Trace Cu (II) 1ns using an Immunochromatographic Strip.1mmunologicalInvestigations2013, 42,221-234.Chen,Z.；Liu, R.；Wang,S.；Qu,C.；Chen,L.；Wang, Z.，Colorimetric sensing ofcopper (II)based on catalytic etching of goldnanorods.RSC Adv.2013, 3, 13318-13323.Louj T.；Chen, L.；Chen, Z.；Wang, Y.；Chen, L.；Li，J.，Colorimetric detection of trace copper ions based on catalytic leachingof silver-coated gold nanoparticles.ACS applied materials&interfaces2011，3，4215-4220.Zhou, Y.；Wang, S.；Zhang, K.；Jiang, X., Visual detection of copper (II)byazide-and alkyne-functionalized gold nanoparticles using click chemistry.AngewChem Int Ed Engl2008，47，7454-7456.)等具有更高靈敏度的快速檢測(cè)方法。檢測(cè)的靈敏度隨著檢測(cè)技術(shù)和策略的發(fā)展不斷地得到了改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供一種金納米棒肩并肩組裝體手性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，。在金納米棒肩并肩組裝體中加入含巰基的手性分子后，手性分子通過(guò)形成金-硫鍵吸附于金棒表面并使金棒發(fā)生扭轉(zhuǎn)，形成PCD信號(hào)。銅離子可催化溶解氧氧化含巰基的手性分子，形成二硫化物，因后者在金棒上吸附較弱，因此會(huì)導(dǎo)致手性組裝體P⑶信號(hào)發(fā)生改變。
[0008]本發(fā)明的目的之二在于提供一種基于本發(fā)明構(gòu)建方法構(gòu)建的手性結(jié)構(gòu)的等離激元圓二色信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬銅離子進(jìn)行超敏檢測(cè)的方法，該檢測(cè)方法溫和、簡(jiǎn)單且具有超敏檢測(cè)限，實(shí)現(xiàn)了皮摩爾量級(jí)銅離子的測(cè)定，且對(duì)低濃度的銅離子具有良好的特異性，為銅離子的檢測(cè)提供了一種新的方法。
[0009]為達(dá)上述目的之一，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種金納米棒肩并肩組裝體手性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，包括如下步驟:
[0011](I)通過(guò)加入表面活性劑、連接分子加熱下使金納米棒水溶膠中的金納米棒形成較好的肩并肩組裝；
[0012](2)在步驟(I)中加入含巰基的手性小分子加熱下孵化后得到金納米棒肩并肩組裝體手性結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，在金納米棒的肩并肩組裝體中，加入單一手性的含巰基的手性分子(比如半胱氨酸、還原型谷胱甘肽等)可導(dǎo)致較強(qiáng)的PCD信號(hào)。含巰基的小分子可以通過(guò)較強(qiáng)的金硫鍵和金納米棒作用，而雙硫鍵與金的結(jié)合遠(yuǎn)不如金硫鍵，因此巰基向雙硫化合物的轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致PCD信號(hào)的改變。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，在本發(fā)明中，所述肩并肩的組裝是指金納米棒溶液中的金納米棒以金納米棒的軸向平行排列進(jìn)行組裝。而對(duì)金納米棒溶液中的金納米棒進(jìn)行手性分子修飾并發(fā)生所謂的“肩并肩”組裝后，可以在得到的金納米棒組裝體的長(zhǎng)波表面等離激元吸收峰附近產(chǎn)生強(qiáng)烈的等離激元圓二色(PCD)信號(hào)；測(cè)試該溶液的圓二色光譜可以得到PCD信號(hào)，PCD信號(hào)強(qiáng)度與手性分子的濃度有關(guān)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，所述金納米棒的長(zhǎng)徑比為2-5:1，例如為2.5:1、3.3:1、4.1:1、4.8:1 等，優(yōu)選為 3-4:1。
[0016]優(yōu)選地，所述金納米棒在水溶膠中的濃度可以為0.025-0.15nM，例如為0.034nM、0.05nM、0.075nM、0.09nM、0.llnM、0.14nM等，優(yōu)選為0.1nM。在此金納米棒濃度范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可保證PCD信號(hào)較強(qiáng)，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)槠錆舛忍邔?dǎo)致圓二色光譜中出現(xiàn)較大噪聲。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，溶液中各組分的加入量可以在較寬范圍內(nèi)選擇，優(yōu)選情況下，相對(duì)于每摩爾的金納米棒，所述表面活性劑、連接分子和含巰基的手性分子的加入量分別可以為 3-10X106mol，例如為 3.5X106mol、4.5X 106mol、6.0X 106mol、8.0X 106mol等U-10X 106mol，例如為 1.6X 106mol、2.7X 106mol、3.5X 106mol、4.5X 106mol、
6.0X106mol、8.0X106mol 等和 5_7X103mol，例如為 5.5X 103mol、6.0X 103mol、
6.6 X 103mol 等。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，所述表面活性劑、連接分子和含巰基的手性分子可選用本領(lǐng)域常用試劑，優(yōu)選情況下，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
[0019]優(yōu)選地，所述連接分子為具有羧基的有機(jī)小分子，優(yōu)選為檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸和羧基修飾的聚酰胺胺樹狀分子中的一種或兩種以上的混合，進(jìn)一步優(yōu)選為檸檬酸鈉。
[0020]優(yōu)選地，所述含巰基的手性分子為半胱氨酸、還原型谷光氨肽和N-乙酰半胱氨酸中的一種或兩種以上的混合。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，步驟⑴中所述加熱溫度為25_70°C，例如為29°C、35°C、43°C、55°C、61°C、69°C 等，加熱的時(shí)間為 l_30min，例如為 3min、8min、15min、20min、27min
坐寸ο
[0022]優(yōu)選地，步驟⑵所述加熱的溫度為20_50°C，例如為23°C、27°C、33°C、38°C、41°C、49°C等，優(yōu)選為25-35°C，所述加熱的時(shí)間為IOmin以上，例如為13min、18min、24min、30min 等,優(yōu)選為 15_25min。
[0023]為達(dá)上述目的之二，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0024]一種利用本發(fā)明的手性結(jié)構(gòu)對(duì)銅離子進(jìn)行超敏檢測(cè)的方法，包括以下步驟:
[0025](I)通過(guò)加入表面活性劑、連接分子使金納米棒水溶膠中的金納米棒形成較好的肩并肩組裝；
[0026](2)已知濃度的可溶性銅鹽溶液與含巰基的手性分子在加熱下孵化；
[0027](3)將步驟⑴和步驟⑵中的溶液混合加熱下后進(jìn)行圓二色光譜測(cè)定，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0028](4)用待測(cè)含銅離子的溶液與含巰基的手性分子在加熱下孵化；
[0029](5)將步驟(I)和步驟(4)中的溶液混合加熱下后進(jìn)行圓二色光譜測(cè)定，根據(jù)圓二色信號(hào)強(qiáng)度與步驟(3)中標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì)，得到待測(cè)的銅離子濃度，測(cè)得的銅離子為可溶性的銅離子濃度。
[0030]由于銅離子可以催化溶解氧將巰基氧化成雙硫鍵，從而可利用銅離子對(duì)巰基的催化氧化作用和PCD的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)對(duì)銅離子的超敏檢測(cè)。
[0031 ] 根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，在本發(fā)明中，所述肩并肩的組裝是指金納米棒溶液中的金納米棒以金納米棒的軸向平行排列進(jìn)行組裝。而對(duì)金納米棒溶液中的金納米棒進(jìn)行手性分子修飾并發(fā)生所謂的“肩并肩”組裝后，可以在得到的金納米棒組裝體的長(zhǎng)波表面等離激元吸收峰附近產(chǎn)生強(qiáng)烈的等離激元圓二色(PCD)信號(hào)；測(cè)試該溶液的圓二色光譜可以得到PCD信號(hào)，PCD信號(hào)強(qiáng)度與手性分子的濃度有關(guān)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，所述金納米棒的長(zhǎng)徑比為2-5:1，例如為2.5:1、3.3:1、4.1:1、4.8:1 等，優(yōu)選為 3-4:1。
[0033]優(yōu)選地，所述金納米棒在水溶膠中的濃度可以為0.025-0.15nM，例如為0.034nM、
0.05ηΜ、0.075ηΜ、0.09ηΜ、0.11ηΜ、0.14nM等，優(yōu)選為0.1nM。在此金納米棒濃度范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可保證PCD信號(hào)較強(qiáng)，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)槠錆舛忍邔?dǎo)致圓二色光譜中出現(xiàn)較大噪聲。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，溶液中各組分的加入量可以在較寬范圍內(nèi)選擇，優(yōu)選情況下，相對(duì)于每摩爾的金納米棒，所述表面活性劑、連接分子和含巰基的手性分子的加入量可以為 3-10X106mol，例如為 3.5X106mol、4.5X 106mol、6.0X 106mol、8.0X 106mol 等、l-10X106mol，例如為 1.6X106mol、2.7X106mol、3.5X106mol、4.5X 106mol、6.0X 106mol、
8.0X106mol 等和 5-7X103mol，例如為 5.5X 103mol、6.0X 103mol、6.6X 103mol 等。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，所述表面活性劑、連接分子和含巰基的手性分子可選用本領(lǐng)域常用試劑，優(yōu)選情況下，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
[0036]優(yōu)選地，所述連接分子為具有羧基的有機(jī)小分子，優(yōu)選為檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸和羧基修飾的聚酰胺胺樹狀分子中的一種或兩種以上的混合，進(jìn)一步優(yōu)選為檸檬酸鈉。
[0037]優(yōu)選地，所述含巰基的手性分子為半胱氨酸、還原型谷光氨肽和N-乙酰半胱氨酸中的一種或兩種以上的混合。
[0038]優(yōu)選地，所述已知濃度可溶性銅鹽可為氯化銅、硫酸銅或硝酸銅中的一種或兩種以上的混合。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，步驟(3)和步驟(5)中所述加熱的溫度為20_50°C，例如為23°〇、271:、331:、381:、411:、491:等，優(yōu)選為25_35°C，所述加熱的時(shí)間為IOmin以上，例如為 13min、18min、24min、30min 等，優(yōu)選為 15_25min。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法，步驟(4)和(6)中所述加熱的溫度為20-50°C，例如為23°C、27°C、33°C、38°C、41°C、49°C等，優(yōu)選為25_35°C，所述加熱的時(shí)間為15min以上，例如為 16min、19min、24min、30min、38min 等，優(yōu)選為 25_35min。
[0041]本發(fā)明在金納米棒溶液中加入適量的表面活性劑和連接分子，使得到較好的金納米棒肩并肩組裝體；再加入一定量或與銅離子孵化的含有巰基的手性分子，可檢測(cè)圓二色信號(hào)。
[0042]本發(fā)明首次利用含巰基的手性分子誘導(dǎo)的金納米棒肩并肩組裝體的等離激元圓二色信號(hào)及銅離子對(duì)巰基官能團(tuán)的催化氧化作用，可建立銅離子與等離激元圓二色信號(hào)的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量圓二色信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)銅離子的超敏檢測(cè)，操作步驟簡(jiǎn)單，重復(fù)性高、反應(yīng)條件溫和、所用試劑低價(jià)無(wú)毒，為銅離子的檢測(cè)提供了一種新穎的方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1為含巰基手性小分子誘導(dǎo)金納米棒肩并肩組裝體產(chǎn)生P⑶響應(yīng)；
[0044](a)L_半胱氨酸，(b)D_半胱氨酸，(C)氧化型谷胱甘肽，(d)L-還原型谷胱甘肽，(e)L-N-乙酰半胱氨酸；
[0045]圖2為組裝體溶液中表面活性劑濃度對(duì)金納米棒組裝體形成的影響:消光光譜隨時(shí)間變化圖；
[0046]CTAB 濃度分別為(A) 0.3mM, (B) 0.5mM, (C) 0.8mM, (D) ImM ；
[0047] 圖3為組裝體溶液中檸檬酸鈉濃度對(duì)金納米棒組裝體形成的影響:消光光譜隨時(shí)間變化圖；
[0048]檸檬酸鈉濃度分別為(A)0.1mM, (B)0.3mM, (C)0.5mM, (D) ImM ；
[0049]圖4為組裝體溶液中金納米棒濃度對(duì)金納米棒組裝體形成的影響:消光光譜隨時(shí)間變化圖；
[0050]金納米棒濃度分別為(A)0.025nM, (B)0.05nM, (C)0.15nM ；
[0051]圖5為組裝溫度對(duì)金納米棒組裝體形成的影響:消光光譜隨時(shí)間變化圖；
[0052]反應(yīng)溫度分別為(A) 40 V，⑶50 V，(C) 70 V ；
[0053]圖6為不同濃度L-半胱氨酸時(shí)，金納米棒組裝的消光光譜圖(A)、圓二色光譜圖(B)和圓二色光譜圖中在735nm和605nm處峰值的強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖(C)；
[0054]圖7為添加不同濃度酸堿時(shí)，金納米棒消光光譜圖(A)和圓二色光譜圖⑶；[0055](a) 10 μ M鹽酸，(b) I μ M鹽酸，(C)去離子水，(d) I μ M氫氧化鈉；
[0056]圖8為L(zhǎng)-半胱氨酸和與銅離子孵化不同時(shí)間后的圓二色光譜圖在605nm處吸收強(qiáng)度值；
[0057]圖9為圓二色光譜圖中在605nm處峰值變化與銅離子濃度關(guān)系圖(圖9A)和不同濃度的常用離子在相同條件下的圓二色譜在605nm處強(qiáng)度相比空白樣品(無(wú)金屬離子)的歸一圖(圖9B);
[0058]圖10為本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0060]以下實(shí)施例中，所用試劑如下所示:十六烷基三甲基溴化銨(Amresco)，氯化銅、氫氧化鈉、鹽酸(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，檸檬酸鈉和L-半胱氨酸(Alfa AesaiOt^g光光譜由紫外分光光度計(jì)(Varian Cary50，美國(guó))在25_35°C時(shí)測(cè)得。圓二色光譜在圓二色光譜儀(JASCO J-810)上于室溫下測(cè)得。
[0061]本發(fā)明的流程示意圖見圖10。
[0062]實(shí)施例1
[0063]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度分別為0.3,0.5,0.8，ImM，分別取1.0mL,向其中加入7.5 μ L20mM檸檬酸鈉，混合均勻；放入27°C恒溫水浴中；用紫外-可見吸收分光光度計(jì)測(cè)定上述混合溶液隨時(shí)間的消光光譜，測(cè)定溫度為27°C。
[0064]消光光譜隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖2所示，其表明本發(fā)明方法中表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨濃度對(duì)金納米棒肩并肩組裝的影響，當(dāng)表面活性劑濃度較低時(shí)，組裝過(guò)快，會(huì)引起混亂組裝；當(dāng)表面活性劑濃度較高時(shí)，反應(yīng)過(guò)慢，不能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)金納米棒的肩并肩組裝?；诖?，利用本發(fā)明可以通過(guò)改變十六烷基三甲基溴化銨濃度調(diào)節(jié)金納米棒肩并肩組裝的快慢。
[0065]實(shí)施例2
[0066]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM，取1.0mL,向其中加入0.1，0.15，0.3,0.5，ImM檸檬酸鈉，混合均勻；放入27°C恒溫水浴中；用紫外-可見吸收分光光度計(jì)測(cè)定上述混合溶液隨時(shí)間的消光光譜，測(cè)定溫度為27V。
[0067]消光光譜隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖3所示，其表明本發(fā)明方法中檸檬酸鈉濃度對(duì)金納米棒肩并肩組裝的影響，當(dāng)檸檬酸鈉濃度較低時(shí)，組裝速度較慢；當(dāng)檸檬酸鈉濃度較高時(shí)，反應(yīng)過(guò)快，易在較短時(shí)間內(nèi)形成金納米棒的混亂組裝?；诖?，利用本發(fā)明可以通過(guò)改變檸檬酸鈉濃度調(diào)節(jié)金納米棒肩并肩組裝的快慢。
[0068]實(shí)施例3
[0069]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，取1.0mL濃度分別為
0.025，0.05，0.1, 0.15nM的金納米棒，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM,向其中加入0.15mM檸檬酸鈉，混合均勻；放入27°C恒溫水浴中；用紫外-可見吸收分光光度計(jì)測(cè)定上述混合溶液隨時(shí)間的消光光譜，測(cè)定溫度為27°C。
[0070]消光光譜隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖4所示，其表明本發(fā)明方法中金納米棒濃度在肩并肩組裝中的影響，當(dāng)金納米棒濃度較低時(shí)，組裝速度較快，在較短時(shí)間內(nèi)形成金納米棒的混亂組裝；當(dāng)金納米棒濃度高時(shí)，反應(yīng)速率適中，易在較短時(shí)間內(nèi)形成良好的金納米棒組裝體?；诖?，利用本發(fā)明可以通過(guò)改變金納米棒濃度調(diào)節(jié)金納米棒肩并肩組裝的快慢。
[0071]實(shí)施例4
[0072]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM，取1.0mL,向其中加入0.15mM檸檬酸鈉，并混合均勻置水浴中；水浴溫度分別為27，40，50，700C。用紫外-可見吸收分光光度計(jì)測(cè)定上述混合溶液隨時(shí)間的消光光譜，測(cè)定溫度問(wèn)反應(yīng)溫度。
[0073]消光光譜隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖5所示，其表明本發(fā)明方法中反應(yīng)溫度對(duì)金納米棒肩并肩組裝的影響，當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，其中的表面活性劑會(huì)因?yàn)槿芙舛冉档投龀?，影響反?yīng)進(jìn)行；當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，反應(yīng)較快，易在較短時(shí)間內(nèi)形成金納米棒的混亂組裝?；诖耍帽景l(fā)明可以通過(guò)改變反應(yīng)中的溫度調(diào)節(jié)金納米棒肩并肩組裝的快慢。
[0074]由以上可知，影響金納米棒組裝的因素包括表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨、檸檬酸鈉、金納米棒濃度及溫度，通過(guò)改變?nèi)軇舛燃胺磻?yīng)溫度可調(diào)節(jié)金納米棒組裝速率。我們選擇在較溫和的條件進(jìn)行以上反應(yīng)，因此選擇接近室溫的水浴溫度進(jìn)行反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)較短時(shí)間內(nèi)可控地得到良好的組裝體，綜上，最優(yōu)條件為:十六烷基三甲基溴化銨為0.5mM,檸檬酸鈉溶液的濃度0.15mM,金納米棒溶液的濃度0.1nM,反應(yīng)溫度在27°C水浴。
[0075]實(shí)施例5
[0076]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM，取1.0mL,向其中加入0.15mM檸檬酸鈉，并混合均勻置水浴中約半小時(shí)；加入10 μ Μ、1 μ M鹽酸、水和I μ M氫氧化鈉和0.6 μ ML-半胱氨酸。用紫外-可見吸收分光光度計(jì)和圓二色光譜儀測(cè)定上述混合溶液的光譜。
[0077]消光光譜和圓二色光譜圖的結(jié)果如圖6所示，其表明本發(fā)明方法中加入一定量的酸堿對(duì)圓二色信號(hào)影響較小；當(dāng)加入I μ M氫氧化鈉時(shí)，對(duì)金納米棒組裝體有微小影響，說(shuō)明該組裝體在一定酸堿度范圍內(nèi)可維持穩(wěn)定狀態(tài)。
[0078]實(shí)施例6
[0079]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM,分別取1.0mL,向其中分別加入0.15mM檸檬酸鈉，并混合均勻置水浴中約30分鐘；上述混合溶液中分別加入0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9，1.0，1.1，1.2 μ M L-半胱氨酸，放置約半小時(shí)后用圓二色光譜儀測(cè)定上述混合溶液圓二色光譜，溫度為27V。
[0080]圖7是實(shí)施例6中不同濃度的L-半胱氨酸作用于金納米棒后，其消光光譜圖(A)、圓二色光譜圖(B)和圓二色光譜圖中在735nm和605nm處峰值的強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖(C)。圓二色光譜圖峰值強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖可以看到圓二色信號(hào)強(qiáng)度隨L-半胱氨酸濃度增加呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，在該范圍內(nèi)，不影響消光光譜圖(即不影響金納米棒的組裝體)。金納米棒原始LSPR峰位為710nm，因此在圓二色譜信號(hào)中在605nm和735nm處具有峰值，且605nm處信號(hào)強(qiáng)度比735nm處大；又因圓二色譜信號(hào)在L-半胱氨酸為0.6 μ M時(shí)變化速率快，因此，我們選取L-半胱氨酸為0.6 μ M時(shí)的圓二色光譜圖作為基準(zhǔn)，在605nm處強(qiáng)度的值為指標(biāo)。
[0081]實(shí)施例7
[0082]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM，取1.0mL,向其中加入0.15mM檸檬酸鈉，并混合均勻置水浴中約半小時(shí)；加入水和0.6μΜ L-半胱氨酸或IOnM銅離子和0.6μ M L-半胱氨酸。用圓二色光譜儀測(cè)定上述混合溶液的圓二色信號(hào)。
[0083]圓二色光譜圖在605nm處強(qiáng)度隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖8所示，其表明當(dāng)銅離子和
0.6 μ M L-半胱氨酸孵化超過(guò)20分鐘后，其信號(hào)強(qiáng)度幾乎不變，因此其優(yōu)化孵化時(shí)間不小于20分鐘。
[0084]實(shí)施例8
[0085]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM,分別取1.0mL,向其中分別加入0.15mM檸檬酸鈉，并混合均勻置水浴中約30分鐘；上述混合溶液中分別加入0.6μ M L-半胱氨酸與O，0.01，0.1，1，5，10，50，IOOnM銅離子孵化約20分鐘后的混合液，放置約半小時(shí)后用圓二色光譜儀測(cè)定上述混合溶液圓二色光譜，溫度為27°C。
[0086]圖1為不同的含巰基手性小分子誘導(dǎo)金納米棒肩并肩組裝體產(chǎn)生PCD響應(yīng)的圓二色光譜圖，由圖可知不同手性分子可使金納米棒肩并肩組裝體產(chǎn)生PCD信號(hào)，手性相反的小分子得到的PCD信號(hào)相反，雙硫化合物(氧化型谷胱甘肽)相比單一的巰基分子(還原型谷胱甘肽)與金結(jié)合能力較弱，幾乎不能產(chǎn)生PCD信號(hào)。因此PCD信號(hào)可以反映出變化。圖9A為圓二色光譜圖中在605nm處峰值變化與已知銅離子濃度關(guān)系圖，由以上可知，隨著銅離子濃度增加，圓二色光譜圖中峰值強(qiáng)度變化越大，在IOpM-1OnM之間都具有響應(yīng)。通過(guò)計(jì)算可得最低檢測(cè)限(圖9A插圖)為2.6pM(R2 = 0.9789)。
[0087]實(shí)施例9
[0088]選取現(xiàn)常用的種子法合成的金納米棒溶液，純化后添加十六烷基三甲基溴化銨濃度為0.5mM,分別取1.0mL,向其中分別加入0.15mM檸檬酸鈉，并混合均勻置水浴中約30分鐘；上述混合溶液中分別加入0.6 μ M L-半胱氨酸與I μ M或IOnM不同的常用金屬離子(Co2+，Cr3+，Ni2+，Pb2+，Mn2+，Cd2+，Zn2+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Ag+，Hg2+，Cu2+)孵化約 20 分鐘后的混合液，放置約半小時(shí)后用圓二色光譜儀測(cè)定上述混合溶液圓二色光譜，溫度為27V。
[0089]圖9Β為實(shí)施例9中對(duì)不同常用離子所測(cè)試的圓二色譜在605nm處峰值相比空白樣品(無(wú)金屬離子)的峰值歸一圖。在其他金屬離子為ΙμΜ時(shí)，相比IOnM銅離子，只有Fe3+，Ag+和Hg2+會(huì)出現(xiàn)一定的干擾，當(dāng)其稀釋至和銅離子相同濃度(IOnM)時(shí)，其與銅離子具有明顯地差別，因此可以說(shuō)明該發(fā)明所發(fā)明的檢測(cè)銅離子的方法具有良好選擇性。
[0090]由上可知，利用本發(fā)明檢測(cè)銅離子濃度，操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性高、并且反應(yīng)條件溫和，所用試劑價(jià)格便宜、無(wú)毒；該發(fā)明方法提出了一種新的基于貴金屬等離激元圓二色性檢測(cè)應(yīng)用，該發(fā)明方法具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
[0091]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0092]另外需要說(shuō)明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
[0093]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種金納米棒肩并肩組裝體手性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，包括如下步驟: (1)通過(guò)加入表面活性劑、連接分子加熱下使金納米棒水溶膠中的金納米棒形成較好的肩并肩組裝； (2)在步驟(1)中加入含巰基的手性小分子加熱下孵化后得到金納米棒肩并肩組裝體手性結(jié)構(gòu)。
2.一種利用權(quán)利要求1的手性結(jié)構(gòu)對(duì)銅離子進(jìn)行超敏檢測(cè)的方法，包括以下步驟: (1)通過(guò)加入表面活性劑、連接分子使金納米棒水溶膠中的金納米棒形成較好的肩并肩組裝； (2)已知濃度的可溶性銅鹽溶液與含巰基的手性分子在加熱下孵化； (3)將步驟⑴和步驟(2)中的溶液混合加熱下后進(jìn)行圓二色光譜測(cè)定，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線.-^4 ， (4)用待測(cè)含銅離子的溶液與含巰基的手性分子在加熱下孵化； (5)將步驟(1)和步驟(4)中的溶液混合加熱下后進(jìn)行圓二色光譜測(cè)定，根據(jù)圓二色信號(hào)強(qiáng)度與步驟⑶中標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì)，得到待測(cè)的銅離子濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述肩并肩的組裝是指金納米棒溶液中的金納米棒以金納米棒 的軸向平行排列進(jìn)行組裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金納米棒的長(zhǎng)徑比為2-5:1，優(yōu)選為3-4:1 ； 優(yōu)選地，所述金納米棒在水溶膠中的濃度為0.025-0.15nM，優(yōu)選為0.1nM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，相對(duì)于每摩爾的金納米棒，所述表面活性劑、連接分子和含巰基的手性分子的加入量分別為3-10X106mOl、l-10X106mOl和5-7X 103moI。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨； 優(yōu)選地，所述連接分子為具有羧基的有機(jī)小分子，優(yōu)選為檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸和羧基修飾的聚酰胺胺樹狀分子中的一種或兩種以上的混合，進(jìn)一步優(yōu)選為檸檬酸鈉； 優(yōu)選地，所述含巰基的手性分子為半胱氨酸、還原型谷光氨肽和N-乙酰半胱氨酸中的一種或兩種以上的混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述加熱的溫度為25-70°C，加熱的時(shí)間為l_30min ； 優(yōu)選地，步驟(2)所述加熱的溫度為20-50°C，優(yōu)選為25-35°C，所述加熱的時(shí)間為IOmin以上，優(yōu)選為15_25min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述已知濃度的可溶性銅鹽為氯化銅、硫酸銅或硝酸銅中的一種或兩種以上的混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟⑵和步驟(4)中所述加熱的溫度為20-50°C，優(yōu)選為25-35°C，所述加熱的時(shí)間為IOmin以上，優(yōu)選為15_25min。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(3)和(5)中所述加熱的溫度為20-50°C，優(yōu)選為25-35°C，所述加熱的時(shí)間為15min以上，優(yōu)選為25_35min。
【文檔編號(hào)】G01N21/19GK103940746SQ201410185175
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】溫濤, 侯帥, 張會(huì), 顏嬌, 吳曉春 申請(qǐng)人:國(guó)家納米科學(xué)中心