基于多功能金纳米颗粒的制备及其在重金属检测分离中的应用研究

Multi-functional nano-detection probes for the rapid detection and monitoring of heavy metal ions provides a simple and effective method, the main objective of the improvement environment is removal of heavy metal pollution. Integration of detection and separation of heavy metal ions is pefect project.The development of new, practical assays and removal for heavy detection remains a challenge. Gold nanoparticles (Au NPs) are good candidates because of their extremely small size, visible colors, and ease of chemical modi?cation. In addition, AuNPs with diameters smaller than 2 nm are luminescent. These properties make small AuNPs an attractive alternative to quantum dots as luminescent markers in biological applications. And,using multifunctional magnetic nanoparticles as a separation method is feasible.So,the design of project was based on the controllable synthesis of multi-functional gold nano particles, which modified by the orientation and stabilizing function of the amino acids, peptides and other biological reagents. To develop a set of multifunctional magnetic nanoparticles detection and isolation continuous integration of the detection probe, the formation and mechanism between the nano-probes with heavy metal ions should be understand in-depth.The detection - separation system and technology based on magnetic fluorescent detection of multi-functional nano-gold particles.We will develop a simple method for synthesizing multifunctional magnetic-luminescent AuNPs protected by amino acids or peptides.Fabrication of a new system in which parameters such as the sensitivity, selectivity and adaptation in environment, can be changed, is currently under investigation.This method permits a wider range of protecting agents to be used, allowing AuNPs with more desirable properties to be obtained.We can create a synthetic nano-probe controlled preparation method for large-scale, low-cost, environmentally friendly multifunctional nanomaterials, which can detect and separate heavy metal ions in solution. We believe this project may act as a platform for the rapid detection and separation of heavy metal ions (such as Hg2+ and Pb2+) in aqueous biological and environmental samples with high selectivity and sensitivity.The project can provide reliable experimental evidence and theoretical basis for the fabrication of a new system of heavy metal ions detecting-separating, and promote the progress of application of nanotechnology in the heavy metal pollution.

多功能纳米检测探针为重金属离子的快速检测和监测提供了简便有效的方法，实现检测-分离一体化有选择性地分离重金属离子是治理重金属污染的主要目标。本项目以"设计-合成-应用"为总体研究思路，基于多功能纳米金颗粒的可控合成，利用氨基酸、多肽等生物试剂的导向与稳定作用，开发一种基于多功能磁性纳米颗粒的集检测和分离连续化、一体化的检测探针，深入理解其形成及与重金属离子作用的机理，构建基于磁性荧光多功能纳米金颗粒的"检测-分离"一体化技术的研究体系。通过本项目的研究，可以建立合成比色、荧光法"检测一分离"重金属离子纳米探针的新方法，为实现大规模、低成本、环境友好且可控的制备重金属离子"检测一分离"纳米探针提供可靠的实验依据和理论基础，进一步推动纳米科技在重金属污染治理中的应用进展。

重金属污染、有机化合物污染成为我国水体污染的二个主要的难题，其中，重金属污染由于其极大的危害性、不可降解、随食物链迁移等特点，成为我国治理污染的首要问题，及时检测和监测重金属水体污染对有效治理至关重要。多功能纳米检测探针为重金属离子的快速检测和监测提供了简便有效的方法。我们设计制备了具有比色、荧光双功能的纳米检测探针，并结合了磁性纳米颗粒，对水体中的重金属离子分析检测开展了基础应用研究。基于金属（金、银、钯、铜）纳米颗粒、纳米簇的可控合成，利用氨基酸、多肽、蛋白，含氮或硫的羧酸作为稳定剂或导向剂，得到了一系列具有比色、荧光性质的重金属离子检测探针，包括硫辛酸功能化的纳米比色探针，2，6吡啶二羧酸功能化的纳米比色探针，半乳糖胺功能化的纳米比色探针，叶酸功能化的纳米荧光比色-荧光探针，叶酸功能化的荧光金纳米簇，叶酸功能化的荧光铜纳米簇，纳米碳量子点，金纳米空心球，烟酸铜的微米空心结构，磁性纳米金核壳空心球，磁性纳米金-钯双金属核壳空心球等。开展了针对重金属离子的比色检测、荧光检测的应用，检测限可在1nM-10nM范围内，并在环境湖水的模拟检测中评价检测探针的检测能力，对环境中可能存在干扰的适应和抵抗能力，实验结果表明，检测探针在实际环境水样的检测中能取得纯水样品相同的检测结果。荧光纳米簇的设计制备过程中，得到的叶酸功能化的金、铜纳米簇，具有很强的荧光发射，可以作为荧光墨水，并且，由于材料具有很好的生物相容性，经细胞共同培养实验证明，叶酸功能化的金、铜纳米簇可以作为荧光标记材料用于生物成像，并且在生物体内可以实验对重金属汞离子的检测，而铜纳米簇的制备成功，可以降低对贵金属的使用，从而降低检测成本。利用牛血清白蛋白功能化的荧光纳米（金、银）簇可以实现对芳香族爆炸物的检测，基于此材料试制的荧光检测不但可以在溶液中检测出TNT和对硝基苯酚，而且可能实现对二种爆炸物的蒸汽的检测，检测限可以达到10-12M，还在其它爆炸物中具有较好的选择性。碳量子点可以由于天然的蔬菜如韭菜、菠菜等制备而成，制备的碳量子点可以作为长效持久的荧光墨水，还可以作为荧光检测探针，来进行重金属离子检测。由于金属纳米颗粒具有很好的催化活性，磁性金属纳米材料的制备不但可以用来进行检测-分离重金属离子，还可以作为催化剂在硼氢化钠还原对硝基苯酚和铁氰化钾中起到重要的催化作用，具有高效的催化活性。