[发明专利]一种多功能HSA-镉纳米簇、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及金属纳米材料技术领域，具体涉及一种多功能HSA‑镉纳米簇、制备方法及其应用。该多功能HSA‑镉纳米簇以人血清白蛋白为模板与氯化镉结合制备得到，该HSA‑镉纳米簇具有荧光量子产率高、生物相容性好的特性，能够应用于环境监测以及生物医学领域。本发明还提供了一种多功能HSA‑镉纳米簇应用于铅检测的方法，该检测方法具有成本低、限制少、灵明度高、速度快的优点，并且检测过程中不受环境影响，性能稳定，重复性好，有效性高，操作简单；此外，该检测方法当存在共存元素(钴、镍、锌、汞、铬)时，能够保证检测结果的准确性，即该方法对铅的检测具有特异性。

技术领域

本发明涉及金属纳米材料技术领域，具体涉及一种多功能HSA-镉纳米簇、制备方法及其应用。

背景技术

金属纳米簇通常是由几个到几百个不等的金属原子组成的荧光纳米材料，一般认为金属纳米簇是介于单个金属原子和大金属原子之间的过渡态，其尺寸较接近费曼波长，显示出不同于一般的金属纳米团的光学性质、磁学性质以及催化性质。在过去几十年中，研究者们研究出了许多关于金属纳米簇的合成方法，包括化学合成法、生物模板法、单分子合成法，其中生物模板法因其装置简单、操作容易、合成得到的纳米簇形态可控等优势得到广泛应用。生物大分子如多肽、蛋白质，可被用作模板来合成金属纳米簇。蛋白质是一类由氨基酸组成，普遍存在于机体内的生物大分子，其通过接连肽键而成。蛋白质经过空间折叠与螺旋后会形成特殊结构，进而使得金属原子(如金、银、铜原子)在空腔结构中不易团聚，可形成合适的粒径尺寸。另外，蛋白质模型中存在的官能团如巯基、氨基、羧基等，可以高效的与金属原子发生作用，使金属纳米簇稳定存在，保障其荧光发光不发生聚集而被猝灭。以蛋白质为模板制备的金属纳米簇的荧光量子产率已经得到了质的提高，量子发光效率也大有改善，不但可以保证簇优良的物理化学和光学性能，而且因为其具有蛋白质的优异的生物相容性，可以更好地应用到生物、医学、化学等领域中。人血清白蛋白 (HSA)、牛血清白蛋白(BSA)是较为常用的生物大分子模板，其中，HSA是具有一个色氨酸残基的585个氨基酸的单一多肽，其生物相容性良好、合成得到的纳米材料稳定性较好，且在合成过程中可作为稳定剂与保护剂，在金属纳米簇的合成中得到了广泛的应用，例如以HSA为模板合成得到稳定的HSA-金纳米簇(HSA-AuNCs)，该纳米材料尺寸均匀、光稳定性好；在室温下制备的以HSA为模板发强红色荧光的金属铜纳米簇，该纳米簇具有出色的灵敏性以及选择性，可以对胆红素进行高灵敏的检测。

金属纳米簇常被用于各种金属离子的检测，在对金属离子进行检测的过程中，一般是利用荧光猝灭效应或者获得荧光增强效应来对相关金属离子进行检测。现有技术中以BSA 为模板合成金纳米簇，能够通过荧光猝灭效应对微量铜离子进行定量检测；BSA稳定的金纳米簇(AuNCs)在汞离子的检测中展现出很好的选择性和灵敏度，其响应机理是汞离子与蛋白质之间由于较强的相互作用使AuNCs荧光发生猝灭，该方法对汞离子的检出限是0.5nM；以三(2-羧乙基)膦(TC离心)对BSA进行前处理后，利用NaBH₄还原变性后的 BSA模板，制备了银纳米簇，实验结果显示，该种银纳米簇作为荧光探针对汞离子检测有高选择性和高灵敏度，检测限达到10nM，并且利用溶菌酶良好的金纳米簇和二氢硫辛酸 (DHLA)稳定的银纳米簇也可用于对汞离子的检测，且都表现出了比其它文献更好的灵敏度和选择性。