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(三) 研究内容 本项目拟将在有机荧光染料的比率型荧光探针研制中常用的荧光共振能量传 递机理(FRET)用于基于稀土配合物的荧光探针的研制中,设计一种基于 Tb3+配合 物-罗丹明 FRET 机理可用于汞离子特异性识别与传感的比率型时间分辨荧光纳米 探针,并将其用于复杂环境样品中 Hg2+的高灵敏度、高特异性检测,建立一种用 于Hg2+比率型时间分辨荧光测定方法.具体研究内容主要包括以下两部分: (1)纳米探针的制备与表征:在具体的实验过程中,本项目拟首先采用反相 微乳液法制备出硅胶包裹 Tb3+配合物的荧光纳米颗粒,选择文献报道的具有特异 性识别功能的检测基团合成出基于罗丹明的 Hg2+荧光分子探针,然后利用纳米颗 粒表面存在的活性官能团(如NH

2、COOH 等) ,将有机荧光分子探针键合到纳米 颗粒的表面,目标纳米探针.随后利用透射电镜、纳米粒度与 Zeta 电位仪、感应 耦合等离子体发射光谱仪等分析方法对纳米探针的粒径、表面电势、结构及组成 等进行表征,筛选出最佳的纳米探针制备方案;

利用紫外-可见分光光度计及时间 分辨荧光光谱仪等对探针在缓冲溶液中与 Hg2+反应前后的吸收光谱及荧光性质 (荧 光激发与发射光谱、荧光强度及选择性)进行系统考察,确定纳米探针用于 Hg2+ 比率型时间分辨荧光测定的最佳条件. (2)探针用于环境样品中 Hg2+的检测:将复杂环境样品(如水样、土壤样品 等)经过简单预处理(如过滤、浓缩等)后配置成一定浓度的溶液,然后将其加 入到一定浓度探针的缓冲溶液中,利用荧光光谱仪测定探针与环境样品作用后溶 液的时间分辨荧光光谱的变化及其比率荧光信号的数值;

随后利用在相同实验条 件下得到的探针与不同浓度 Hg2+作用后其比率荧光信号工作曲线,计算出该值所 对应的环境样品中 Hg2+的含量.

(四) 国、内外研究现状和发展动态 到目前为止,国内外研究者在荧光探针的设计、合成及其在镉、汞离子等的 检测方面开展了系列的研究工作.Li 等人基于 ICT 机理,利用 Hg2+与二硫缩醛的特 异性反应,设计合成了一种用于 Hg2+检测的荧光增强型分子探针 1-CN.探针本身 只能发出非常弱的荧光(荧光量子产率为 0.0087) ,当其与 Hg2+反应后,探针发出 强的橙红色荧光[4];

Zhang 等人利用一锅法制备了一种 L-氨基酸氧化酶包裹的金纳 米团簇探针 LAAOx-AuNCs, 该探针本身能够发出较强的红色荧光, 但是当其与 Hg2+ 作用后,由于 Hg2+-Au+间的强的相互作用,使得探针的红色荧光被淬灭,因此可以 用于 Hg2+的特异性检测,该探针被用于了自来水和河水中 Hg2+的定量检测[5];

陈等 人制备了一种具有较高荧光量子产率的氮掺杂碳量子点 N-CQDs,Hg2+的存在能够 有效的淬灭该纳米探针的荧光,因此其可以用于 Hg2+的荧光测定,结果表明该探 针对 Hg2+具有较好的选择性,其被用于了自来水及湖水中 Hg2+的荧光定量检测[6];

等等. 但是,这些探针在实际的应用中,往往存在着一些比较难以避免的问题: (1) 目前报道的大部分荧光探针是以各种有机荧光染料(如荧光素、罗丹明及 BODIPY 衍生物等)为荧光发光基团研制的,其在用于复杂环境样品(如废水等)中Hg2+、 的检测时,探针的检测信号经常会受到样品中本底荧光信号的影响,进而对检测 的灵敏度造成较大影响;