[发明专利]基于N‑乙酰‑L‑半胱氨酸‑金纳米团簇的pH值测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及pH敏感N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇及其作为荧光探针的溶液pH值测定方法，属于分析化学及纳米技术领域。

背景技术

pH值是化学和生物系统中常用的一项重要指标，其影响着其许多化学反应和生化反应。医学上，体内pH值的改变伴随着很多疾病的发生发展。因此，pH值的测定在化学和生物领域具有重要的意义。目前，pH的测量方法主要分为指示剂法、金属电极法（氢电极法，醌氢醌电极法，锑电极法）和玻璃电极法等。发展新的溶液pH的测定方法仍然十分重要。

纳米材料由于其独特的物理和光学性质为pH传感器的构建提供了新的契机。近年来，许多纳米材料，包括聚合物纳米颗粒、氧化石墨烯、单壁碳纳米、二氧化硅纳米颗粒、量子点、金纳米颗粒和磁性纳米颗粒等，已经被报道具有pH响应性质。最近，一些金属纳米团簇材料（如铜纳米团簇、银纳米团簇、金铜合金纳米团簇）也被发现具有对溶液pH敏感的性质。

本发明以pH敏感的N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇作为荧光探针，建立了溶液pH值测定的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于pH敏感的N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇及其作为荧光探针的溶液pH值测定方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的pH敏感的荧光金纳米团簇，其特征是由以下反应步骤制成：将浓度为0.02~0.18 mol/L 的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和浓度为0.1~0.8 mol/L的氢氧化钠溶液加入到浓度为0.01~0.1 g/L的氯金酸溶液中，混匀，置于20~70°C水浴恒温反应0~3.5小时，反应结束后用截留分子量为3500的透析袋对反应液进行透析纯化处理，得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇荧光材料水溶液，所述N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇荧光材料水溶液的荧光特征随溶液的pH值变化而改变。

本发明是以N-乙酰-L-半胱氨酸为还原剂和保护剂制备的。

采用N-乙酰-L-半胱氨酸还原氯金酸的方法制备：将0.6 mL浓度为0.5 mol/L的氢氧化钠溶液与0.4 mL浓度为0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL浓度为0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混匀，置于37°C恒温水浴槽中反应2.5小时，反应液由浅黄色变为无色，反应结束后用截留分子量为3500的透析袋对反应液进行纯化处理，得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇溶液；4°C暗处保存，能保持至少一个月的相对稳定。

本发明所述的pH敏感的荧光金纳米团簇，能产生红色荧光，最大激发波长为335nm，最大发射波长为650nm。

本发明所述的N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇的pH值测定方法，其特征是利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇在不同pH值时荧光发射光谱特征的变化，来测定溶液pH值。

利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇在650 nm处的发射光强度值（F₆₅₀）以判断溶液pH值。

所使用的激发波长为355 nm。

在6.05~6.4 pH值范围内F₆₅₀与溶液pH值呈线性关系。

N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇荧光猝灭后，N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇的Zeta电势减小，粒径增大，但金的价态并未发生改变。

具体地说，本发明采用的技术方案为：

（一）金纳米团簇荧光材料的制备

以下过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。金纳米团簇荧光材料的制备方法如下：将0.6 mL浓度为0.5 mol/L的氢氧化钠溶液与0.4 mL浓度为0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL浓度为0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混匀，置于37°C恒温水浴槽中反应2.5小时，反应液由浅黄色变为无色。反应结束后用分子量为3500的透析袋对反应液进行纯化处理，纯化后的金纳米团簇溶液放置于4°C冰箱避光保存。

（二）溶液pH值的测定：

0.2毫升样品溶液中加入0.2毫升步骤（一）制备的金纳米团簇溶液，混合均匀后在25°C反应10分钟。反应结束后，以355 nm为激发波长，测定在650 nm处的发射光强度值（F₆₅₀），通过F₆₅₀标准曲线进行pH的测定。

本发明的优点：