金银双金属纳米簇应用于电致化学发光传感的初步研究文献综述

 2023-08-22 16:08:04
  1. 文献综述(或调研报告):

1 电化学发光与金属纳米簇

在电极表面生成物质,然后进行电子转移反应,形成能够发光的激发态的过程被称为电致化学发光(又称电化学发光,简称ECL)。例如,在电极溶液中ECL发光体Ru(bpy)32 存在的情况下对电极施加电压会导致该物质发光,并且可以检测出极低浓度的光源物质[1]。利用ECL活性物质作为生物分子的标签,ECL在许多免疫分析和DNA分析中得到了应用。目前已有许多商用传感器利用ECL来检测许多临床重要的生物标志分子(例如:甲胎蛋白、地高辛、甲状腺素和甾体激素,以及各种抗体),具有很高的灵敏度和选择性[2, 3]。目前常用的电化学发光机理有湮灭型与共反应剂型。前者是由单个发光体产生的,后者涉及到发光体与合适的共反应剂发生电化学反应[3]。电化学传感器的构建体系主要可分为三类:有机混合物电化学发光体系、无机混合物电化学发光体系以及半导体/纳米材料电化学发光体系。目前,各种不断改良的电化学发光体系正逐步应用到临床诊疗、生物学检测的各个方面,成为材料化学和生命科学交叉发展的一大热门领域。

金属纳米簇是一类尺寸超小( 一般小于 2 nm) 、性质介于原子和胶体颗粒之间的发光材料[4],尺寸和配体等多重因素均能影响其发光性能。例如金属原子的数目、价态和其空间分布决定其发光性能,同时配体通过金属-配体电荷转移等相互作用可以调节其发光状态[5]。由于金属纳米簇具有尺寸依赖且可调的荧光、斯托克斯位移较大、高量子效率、合成方法简便、生物相容性好,这些卓越的性质使得其作为电化学发光检测和荧光检测的优良选择。

2 金属纳米簇的合成

2.1 物理化学方法合成金属纳米簇

常用的合成纳米材料的物理方法通常需要与化学方法相结合来使材料合成的过程更加简便。常见的物理化学制备方法有光还原法、辐照法、模板合成法和反相微乳法等。例如,Wang等人将物理化学方法结合起来,将海藻酸钠作为还原剂和稳定剂,采用紫外光照射 AgNO3溶液的方法,最终在室温下制备出粒径分布均匀,同时有较强抑菌性的纳米银。在制备过程中,AgNO3溶液浓度、光照时间等因素均对目的产物的生成有一定影响[6]。Li等人以G5.0-OH PAMAM树形分子为模板,用紫外光辐照法制备银纳米簇,得到的银纳米簇粒径较小且同样受到光照时间的影响[7]。此外,还可以将微乳液中分散的小液滴作为纳米粒子合成的微反应器,从而控制纳米粒子的尺寸、形状与结构,这便是反相微乳法。这种方法也是目前常见的合成量子点的方法[8]

2.2 配体蚀刻法合成金属纳米簇

硫醇类小分子、聚合物大分子以及核酸分子均可作为合成金属纳米簇的配体。硫醇类小分子可作为模板和还原剂,在还原金属盐的同时通过金属-硫醇键将配体锚定在纳米簇表面,达到控制生长的目的。Yang等人详细研究了通过HCL和硫醇类小分子配体蚀刻“自上而下”制备金纳米簇的成核机制,并发现成核生长过程可大体分为三个阶段,最终导致金纳米簇形成的驱动力是向完整Au-13二十面体骨架形成的几何因素[9]。Zhou等人则是利用一种简单的“尺寸聚焦”的方法,由脂肪族和芳香族硫醇盐作为配体制备了多分散的Au-36纳米簇[10]

此外,Liu等人以聚乙二醇(PEG)为配体并进一步用叶酸功能化,制备了具有良好水溶性的金纳米簇,用于构建靶向产生叶酸受体细胞的功能性探针[11]。这提示我们配体蚀刻法制备的金属纳米簇还可以开发更多新的生物学功能。

2.3 综合法合成金属纳米簇

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