稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備及其FRET傳感的構(gòu)建.pdf

1、重金屬離子作為一類主要的污染源，極大的影響了環(huán)境和人類的健康。因此，實(shí)現(xiàn)對金屬離子的有效檢測具有非常重大的意義。目前，在眾多新型的傳感檢測方法中，熒光傳感分析方法因其具有高的穩(wěn)定性、很小的細(xì)胞毒性、較高的靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，在重金屬離子檢測方面擁有很好的應(yīng)用潛能，尤其是近年來一些新型納米熒光探針的出現(xiàn)，更進(jìn)一步的促進(jìn)了熒光探針在各個(gè)方面的應(yīng)用和研究。其中，熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)是最流行的策略之一，對目標(biāo)物的檢測具有很高的靈敏度和選擇性。

2、FRET檢測平臺(tái)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一對合適的能量供受體。稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料作為一種新型的納米材料，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，很低的毒性，可調(diào)節(jié)的多色發(fā)光，在組織中較大的光穿透深度，在生物中很低的自發(fā)熒光等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為FRET實(shí)驗(yàn)中非常理想的熒光供體選擇。另外，石墨烯量子點(diǎn)作為一種新型的碳納米材料，因其具有很大的比表面積，較低的生物毒性，很高的化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)吸引了廣大領(lǐng)域科研者的探究。在之前的研究中，石墨烯量子點(diǎn)通常都是作為一種發(fā)光材

3、料，很少有報(bào)道將其作為一種猝滅劑使用。因此，本文中我們設(shè)計(jì)了一種新穎的熒光傳感平臺(tái)用于Ag+高效靈敏的檢測，基于FRET的機(jī)制，將單鏈DNA功能化的上轉(zhuǎn)換納米材料作為能量供體，石墨烯量子點(diǎn)作為能量受體，通過檢測能量供體上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度的變化進(jìn)而定量目標(biāo)物Ag+的濃度。本論文的研究工作主要分為以下幾部分:
　　(1)通過高溫?zé)岱纸獾姆椒ê铣蒒aYF4∶ Yb，Er納米粒子，并以此作為內(nèi)核結(jié)構(gòu)，外附一層NaYF4作為鈍化層，制備出核殼結(jié)

4、構(gòu)的兩層上轉(zhuǎn)換納米材料NaYF4∶ Yb，Er@NaYF4(CS-UCNPs)，然后對其進(jìn)行了相應(yīng)的分析表征。XRD分析可知，合成的納米材料是純的六方相晶體，并且具有較高的結(jié)晶純度;TEM、DLS分析可知，納米粒子具有良好的單分散性，均一且較小的納米尺寸，單層和兩層納米粒子的尺寸分別為16nm和20 nm; FT-IR分析可知，材料表面被油酸配體所包覆，具有疏水特性。然后通過檸檬酸配體交換的方法，成功將疏水性的CS-UCNPs轉(zhuǎn)換成親水

5、性的Cit-UCNPs納米材料，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行做充分的準(zhǔn)備。
　　(2)首先合成出氧化石墨烯，并以氧化石墨烯為原料，利用微波切割法進(jìn)行切割反應(yīng)，合成出石墨烯量子點(diǎn)，然后對其進(jìn)行了相應(yīng)的分析表征。TEM、HRTEM、SEM、DLS分析可知，合成的石墨烯量子點(diǎn)尺寸均一，平均粒徑大小為4.5 nm，分散性能優(yōu)良，并且具有非常清晰的晶格結(jié)構(gòu)和較高的結(jié)晶度;FT-IR分析可知，材料表面存在很多含氧的基團(tuán)，具有很好的親水性能;Raman

6、分析可知，合成的量子點(diǎn)具有較大的缺陷。石墨烯量子點(diǎn)的成功合成和表征為后續(xù)納米探針的構(gòu)建做了充分的準(zhǔn)備。
　　(3)基于FRET理論，我們將富含堿基C的氨標(biāo)記單鏈DNA連接到納米復(fù)合材料Cit-UCNPs的表面去捕捉Ag+，合成出對Ag+具有高選擇性、高靈敏度的納米復(fù)合熒光探針，其中納米復(fù)合材料作為能量供體，石墨烯量子點(diǎn)作為能量受體。隨Ag+濃度的逐漸增加，熒光探針在543 nm處的上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，并且相對熒光強(qiáng)度與Ag+濃