基于荧光纳米簇的烟草中几种重金属离子的同时检测

The accumulation of heavy metals (Cd,Pb,Hg,Cr,As,Ni etc.) can negatively affect the growth of plant. Worse than the influence on the growth, for tobacco, heavy metals have the direct bearing on the safety of tobacco products, which extremely impact the healthy of smokers. Fluorescent nanoclusters have obvious advantages in the aspect of heavy metal detection, yet there has been no reports on the use of fluorescent nanoclusters for the simultaneous detection of heavy metals.This project will synthesize a series of fluorescent nanoclusters with different emission wavelengths protected with proteins and DNA,which will be screened for the simultaneous detection of heavy matals in tobacco.

重金属（镉、铅、汞、铬、砷、镍等）严重影响植物的生长发育，并在植物体内有富集现象。对烟草来说，重金属不仅影响其生长，更关系到烟草制品以及烟草消费者的安全。荧光纳米簇材料在重金属离子检测方面具有很大优势，但利用荧光纳米材料进行多种离子的同时检测还未见报道。本项目通过合成以蛋白质、核酸分子为修饰分子，Au、Ag、Si、C等荧光纳米簇材料，利用不同纳米簇具有不同荧光发射波长的性质，筛选出对不同重金属离子选择性强的荧光纳米簇材料对几种重金属离子进行同时检测，并将其应用于烟草和烟草制品中。本方法能实现快速、准确、灵敏的多种重金属离子的同时检测，可以作为用于烟草及烟草制品中重金属离子检测的新方法。

重金属离子严重威胁着环境及人类健康。近年来，许多新的荧光纳米簇在金属检测方面也得到了应用。本论文项目合成了谷胱甘肽（GSH） Au NCs、人血清白蛋白（HSA） Au NCs、四羟甲基氯化磷（THPC）/GSH/巯基十一烷酸（MUA） Au NCs、BSA（牛血清白蛋白）-Au NCs、 MUA-GSH-Au NCs、 水热法GSH-Au NCs MUA-Au NCs、组氨酸（His）-Au NCs (H2O)和 His-Au NCs (PBS)、C QDs 等多种纳米簇，并将其应用于金属离子识别及阵列检测。具体内容如下：.1..对相转移法合成的谷胱甘肽（GSH）包裹的荧光金纳米簇（GSH Au NCs）进行了表征：该金纳米簇分布均匀，尺寸约为2 nm。利用其对Cu2+ 有较高的选择性，建立了其对Cu2+ 的检测方法，线性关系范围为：2.00-3.00×103 nM，检测限为0.88 nM，可应用于饮用水中铜离子的检测。.2..利用微波辅助方法合成的人血清白蛋白（HSA）修饰的金纳米簇（HSA Au NCs）对Hg2+ 单一的选择性和较高的灵敏性，建立了其对Hg2+ 的检测方法，其检测限为0.93 nM，线性关系范围为：24.42-1.60×103 nM。此外该金纳米簇具有较低的生物毒性，已成功用于在生物体内荧光成像。.3..基于THPC/GSH/MUA Au NCs 对Pb2+ 的选择性识别及GSH Au NCs 对Cu2+的选择性识别，制备了对Pb2+ 和Cu2+ 这两种金属离子同时响应的复合金纳米簇材料。该材料具有双发射波长，分别为512 nm和612 nm，在紫外灯（365 nm）照射下显示黄绿光。该复合纳米簇在复合前后对同种离子响应的线性关系几乎无变化，且相关性极好，其范围为1.00-1.20×104 nM。此外复合纳米簇材料还可应用于实际水样的检测。.4．根据纳米簇对不同金属的特异响应，我们使用7种不同纳米簇在96孔板内制作了一种荧光纳米簇阵列，并将此纳米簇阵列对不同水样：蒸馏水、自来水、湖水、河水及废水进行了识别，PCA和 PLS-DA 结果表明，此荧光纳米簇阵列可以将不同水样很好的分离、区分。同时，PLS-DA的验证结果表明，此模型没有发生过拟合，结果可靠。