English

• 1.   引言

  局域表面等离子共振(LSPR)是贵金属纳米材料具有的特殊光学性质, 这种光与贵金属纳米材料之间特殊的相互作用, 使得贵金属纳米材料具有能够对入射光进行选择性吸收、散射以及光热作用等性质^{[1, 2]}.自首次发现LSPR现象以来, LSPR这一性质已被广泛应用于各类生物、化学传感器的开发及实际分析检测中^[3~5].贵金属纳米颗粒LSPR谱峰的位置对纳米材料的尺寸、形貌、组成、电荷以及其所处的介电环境非常敏感^{[6, 7]}, 特别是相邻的纳米颗粒之间的等离子激元耦合效应, 能够引起散射光颜色、散射峰位置的显著变化^{[8, 9]}.近年来, 随着光学显微成像技术的迅速发展, 基于暗场光学显微镜的单分子、单颗粒光谱技术, 已经能够对单个探针进行独立的检测, 破除宏观测量的整体平均效应, 以获得单颗粒、单分子、单细胞水平的信息^[10~12].单颗粒光谱技术是一种高灵敏的检测技术, 能够对单次分子识别过程进行有效的传感和检测, 相较于基于分子整体效应的检测手段, 诸如比色法、荧光法等, 单颗粒光谱技术具有更低的检测限.等离子激元耦合效应是贵金属纳米材料所独有的性质, 通过构建二聚体^{[13, 14]}、多聚体^{[15, 16]}等纳米自组装结构能够对单次分子识别过程所引起的LSPR性质的变化进行放大, 从而大大提高了检测的灵敏度, 而核酸类物质是构建纳米自组装结构所使用的最为广泛的一种材料.

  汞离子是一种具有很强生理毒性的物质, 它可以穿透生物膜, 对人体中枢神经系统、内分泌系统造成严重损害^[17~19].最近, 有关Hg²⁺的荧光和比色传感器引起了研究者的广泛兴趣, 这些传感器具有很多相似之处^[20~23], 例如, 这些传感器都包含两个部分, 识别和信号转导, 识别过程可以引起光谱上可以检测到的变化, 而信号转导的介质可以是有机染料分子^{[24, 25]}, 也可以是纳米材料^[26~28], 特别是纳米金(AuNPs).相比于有机染料分子, 纳米金具有诸多优势, 包括合成方法简单、水中的溶解度高、具备高的摩尔消光系数、高的光稳定性、光学性质的可调性等等.因此, 基于纳米金的Hg²⁺光学传感器更具吸引力和研究价值.基于纳米金的Hg²⁺光学传感器的识别过程通常会导致AuNPs的聚集^[29], 或者相反, 引起AuNPs聚集体的分散^[30].聚集或者分散行为会显著的改变纳米金的LSPR信号, 同时伴随颜色的变化, 根据修饰在AuNPs的配体类型可分为寡核苷酸^[26~28], 寡肽^{[31, 32]}和其他配体^{[29, 33]}.我们发现, 使用最多的一类功能化材料是寡核苷酸, 这些寡核苷酸除了T碱基序列外, 往往能够互补配对, 而当Hg²⁺存在时, T碱基序列就会形成T-Hg²⁺-T配位结构, 导致DNA双链结构的形成.然而, 常规比色传感器都是基于AuNPs的整体行为, 这也在根本上限制了进一步提高检测灵敏度和降低检测限的可能性.

  综上, 我们将Hg²⁺诱导形成的T-Hg²⁺-T配位结构、单颗粒暗场光谱技术以及近几年受到关注的核-卫星纳米结构结合起来, 提出了一种新颖的可用于高灵敏检测Hg²⁺的策略, 如图 1所示, 我们在52 nm的金球表面高密度的修饰DNA1, 而在18 nm的金球表面低密度的修饰DNA2, 将它们按一定比例混合, 当不存在Hg²⁺时, 大小金球随机分布, 而在Hg²⁺存在的情况下, 大小金球就会发生自组装, 形成核-卫星纳米金结构, Hg²⁺的浓度越高, 结合在核纳米金球上的卫星纳米金球的数量也就越多, LSPR信号的变化程度也就越高, 得益于单颗粒光谱技术极高的检测灵敏度, 在没有使用放大策略的情况下, 可以实现pmol/L级的检测.

  图 1

  

  图 1.  Hg²⁺传感原理示意图

  Figure 1.  Schematic illustration of Hg²⁺ sensing

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.   结果与讨论

  2.1   纳米金的表征

  我们通过种子生长法合成核纳米金, 而金纳米种子则刚好可以用作卫星纳米金, 如图 2(A)、(B)所示, 合成纳米金具有规则的形貌, 并且尺寸非常均一, 这有利于降低检测过程中的误差.卫星纳米金和核纳米金的粒径分别为18和52 nm.

  图 2

  

  图 2.  纳米金结构和光学性质表征:卫星纳米金(A)、核纳米金(B)的透射电镜图像; (C)修饰了DNA1的核纳米金(黑色)和修饰了DNA2的卫星纳米金(红色)的消光光谱

  Figure 2.  Structural and optical properties of AuNPs. (A) TEM image of synthesized satellite AuNPs. (B) TEM image of synthesized core AuNPs. (C) UV-vis spectra of core AuNPs modified with DNA1 (black line) and satellite AuNPs modified with DNA2 (red line)

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  为了避免形成多个核-卫星纳米金结构的聚集体, 我们对卫星纳米金、核纳米金进行了不同程度的DNA修饰, 此外, 我们也采用分步孵育的方法, 先将核纳米金铺在玻璃片上, 再加入含有不同Hg²⁺浓度的卫星纳米金溶液进行杂交反应, 很大程度上避免了多聚体的形成.我们对修饰了DNA的卫星纳米金、核纳米金进行了紫外-可见吸收表征, 结果如图 2(C)所示, 高密度修饰的核纳米金在260 nm处有非常明显的吸收峰, 而低密度修饰的卫星纳米金在260 nm处只有一个很小的吸收峰, 说明通过控制DNA和纳米金的比例, 可以有效控制纳米金表面DNA的负载量, 使之符合实验的要求.我们考察了核纳米金在暗场下的散射光性质, 如图 3所示, 其散射光为较为明亮的绿色, 散射峰位于约550 nm处, 值得注意的是, 在一定的粒径范围内, 纳米金的散射信号强度同其粒径具有指数相关性(6次方), 因此暗场下很难观测和采集到粒径在30 nm以下的纳米金的散射信号.

  图 3

  

  图 3.  修饰了DNA1的核纳米金的暗场图像(A)及其散射光谱(B)

  Figure 3.  (A) Dark-field images of core AuNPs modified with DNA1. (B) Typical scattering spectra of core AuNPs modified with DNA1

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.2   核-卫星纳米金自组装体应用于Hg²⁺检测的可行性探究

  我们通过透射电子显微镜(TEM)的方法来考察核-卫星纳米金自组装体应用于Hg²⁺检测的可行性, 首先将卫星纳米金和核纳米金按照100:1的比例混合(卫星纳米金是过量的), 然后加入不同体积的Hg²⁺母液, 使溶液中Hg²⁺的终浓度分别为1, 50, 200和1000 pmol/L, 室温下孵育2 h后, 对其进行TEM表征, 结果如图 4所示, Hg²⁺浓度越高, 核-卫星纳米金结构中卫星纳米金的数量也越多, 说明杂交反应进行的程度依赖于Hg²⁺浓度的大小, 而不同的杂交程度会直接影响核-卫星纳米金结构中等离子激元耦合效应的程度, 具有不同的LSPR光学性质, 因此, 我们建立了Hg²⁺介导的DNA杂交反应同LSPR信号之间的联系, 设计的这一策略有望实现Hg²⁺的灵敏检测.值得注意的是, 在铜网干燥的过程中, 由于毛细管作用力的存在, 溶液中呈现三维结构的核-卫星纳米金结构会自发形成如图 4所示的二维平面结构, 这一现象在相关工作中也屡有报道^{[34, 35]}.在可行性研究中, 我们也发现当Hg²⁺溶液的浓度达到1000 pmol/L后, 核纳米金几乎完全被卫星纳米金所包围, 如果进一步提高Hg²⁺溶液的浓度, 基本不会再对核-卫星纳米金结构的组成产生影响.

  图 4

  

  图 4.  在不同Hg²⁺浓度作用下形成的纳米金自组装结构透射电镜图, (A) 1 pmol/L; (B) 50 pmol/L; (C) 200 pmol/L; (D) 1000 pmol/L

  Figure 4.  TEM images of core-satellite Au nanoassemblies induced by different concentrations of Hg²⁺, (A) 1 pmol/L; (B) 50 pmol/L; (C) 200 pmol/L; (D) 1000 pmol/L

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.3   核-卫星纳米金自组装体应用于Hg²⁺检测

  基于可行性研究结果, 我们进一步考察了核-卫星纳米金自组装体应用于暗场下Hg²⁺检测的表现.如图 5(A)所示, 随着Hg²⁺浓度的增加, 暗场下, 核-卫星纳米金的散射光的颜色由最初的绿色, 逐渐变化为黄绿色、黄色, 并最终变成橙色, 这直接说明核-卫星纳米金结构等离子激元耦合效应的逐步增强, 间接证明了核纳米金表面卫星纳米金数量的增加, 我们采集了不同Hg²⁺浓度条件下, 核-卫星纳米金自组装体的散射光谱, 结果如图 5(B)所示, 随着Hg²⁺浓度的增加, 散射峰的位置由最初的550 nm红移至610 nm附近.将散射峰位移数据对Hg²⁺浓度作图, 结果如图 6所示, 散射峰位移同Hg²⁺浓度的对数呈现出良好的线性关系: y=10.79+15.72lg(x) (R²=0.983), y代表散射峰位移, x代表Hg²⁺浓度.

  图 5

  

  图 5.  Hg²⁺浓度分别为1, 10, 50, 100, 500, 1000 pmol/L条件下形成的纳米金自组装结构在暗场下的散射图像(A)及对应的散射光谱(B)

  Figure 5.  (A) Dark-field images of core-satellite Au nanoassemblies induced by different concentrations of Hg²⁺: 1, 10, 50, 100, 500, 1000 pmol/L, respectively. (B) corresponding scattering spectra of core-satellite Au nanoassemblies induced by different concentrations of Hg²⁺

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  图 6

  

  图 6.  纳米金自组装结构的散射峰位移变化值同Hg²⁺对数浓度之间的线性拟合曲线

  Figure 6.  Log scale of the calibration curve describing the relationship between the LSPR peak shifts and Hg²⁺ concentration. Error bars indicate standard deviation of quadruplicate tests

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.4   选择性研究

  我们对该Hg²⁺传感方法的选择性进行了考察, 将其应用到环境相关的一些金属离子的检测, 包括Ag⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Fe²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Al³⁺.结果如图 7所示, 只有当Hg²⁺存在条件下, 才会引发散射信号的巨大变化, 而其它金属离子对该传感方法几乎没有干扰, 该传感方法具有很好的选择性.

  图 7

  

  图 7.  Hg²⁺传感器在常见金属离子存在条件下的选择性考察

  Figure 7.  Selectivity of the sensor for Hg²⁺ over other metal ions. The concentration is 1 nmol/L for all metal ions

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.5   初步应用

  为考察该传感器在实际样品中的应用, 我们收集了学校附近河水, 过滤去除悬浮颗粒, 按实验方法进行Hg²⁺的测定, 结果并未检测到Hg²⁺, 我们进一步在该河水样品和自来水中加入Hg²⁺标准溶液, Hg²⁺的最终浓度为0.1和0.2 nmol/L, 按照实验方法测定河水样品、自来水样品中标准加入回收率, 所得结果令人满意(表 1), 河水样品和自来水样品中Hg²⁺的回收率分别为98.7%~103.1%和105.6%~108.2%, 本方法检测灵敏度高, 适合环境水样中Hg²⁺的检测.

  表 1

  

  表 1  实际样品中Hg²⁺的测定

  Table 1.  Determination of mercury ion in real samples (n=4)

  下载: 导出CSV

  Sample	Added amount/ (nmol•L-1)	Founded amount/ (nmol•L-1)	Recovery/%
  River water	0	no founded	_____
  	0.1	0.098	98.7±5.6
  	0.2	0.206	103.1±6.7
  Tap water	0	no founded	_____
  	0.1	0.108	108.2±8.6
  	0.2	0.211	105.6±7.5

  3.   结论

  借助单颗粒暗场光谱显微成像技术, 我们提出了一种单颗粒水平检测Hg²⁺的新策略.依赖于单颗粒技术的自身特点, 该方法达到了1 pmol/L的检测限, 此外, 通过不同比例分别高密度和低密度修饰的核纳米金和卫星纳米金可以很好地形成核-卫星纳米结构, 这种结构的特点是具有较宽的光谱变化范围, 相应地, 也具有较宽的线性浓度范围和较高的检测灵敏度, 可以满足实际样品中Hg²⁺的检测需求.

  4.   实验部分

  4.1   试剂和仪器

  氯金酸, 柠檬酸钠, 2-巯基琥珀酸购自上海Sigma-Aldrich公司, 试验中所用的试剂均为分析纯.试验中所用的水均为超纯水(≥18 MΩ, Milli-Q, Millipore). DNA寡核苷酸购于上海生工生物工程有限公司其DNA序列如下: DNA1, 5'-SH-(CH₂)₆-ACGAGCTTTTTTGTGCA-G-3'; DNA2, 5'-SH-(CH₂)₆-ACTGCACTTTTTAGCTC-G-3'.实验所用Hg²⁺母液为10 mmol/L硝酸汞标准溶液.

  透射电镜图在JEM-2100型透射电子显微镜(JEOL Ltd., 日本)上获得.紫外吸收光光谱在Nanodrop-2000C型紫外-可见光谱仪(Nanodrop, 美国)上测得.

  4.2   纳米金的合成、修饰及表征

  卫星-纳米金(s-AuNPs)的制备:首先将1.03 mL氯金酸溶液(1 wt%)加入到98.97 mL二次水中, 并且油浴加热至沸腾, 保持微沸5 min, 然后快速加入0.588 mL 0.2 mol/L的柠檬酸钠溶液, 剧烈搅拌, 回流30 min.当溶液的颜色变成酒红色后, 在室温下, 继续搅拌胶体金溶液15 min, 然后使用0.22 μm的滤膜进行过滤.这种方法合成的金纳米种子的尺寸在18 nm左右, 浓度约为1.36 nmol/L.

  核-纳米金(c-AuNPs)的制备:我们用种子生长法合成MSA修饰的52 nm的纳米金.将0.50 mL金纳米种子溶液, 0.165 mL 1 wt%的氯金酸溶液以及0.24 mL 10 mmol/L MSA溶液依次加入到20 mL的二次水中, 室温下搅拌2 h完成反应.得到的纳米金溶液的浓度经计算约为33 pmol/L.

  纳米金修饰DNA的过程如下:将10 μL的DNA1 (100 μmol/L)加入到400 μL的直径52 nm的AuNPs溶液中, 相应地, 将2 μL的DNA2 (100 μmol/L)加入到400 μL的直径18 nm的AuNPs溶液中.孵育16 h后加入100 mmol/L的磷酸盐缓冲液(phosphate buffer solution, PBS)以稳定溶液pH值, 3 h后, 加入1 mol/L的NaCl水溶液(分三次加完, 每次间隔3 h), 至终浓度为PBS 10 mmol/L/NaCl 50 mmol/L, 并孵育40 h.在4 ℃下离心, 卫星纳米金以12000 r/min离心20 min, 核纳米金以4000 r/min离心10 min, 弃去上清, 并重新分散于等体积的PBS缓冲液(10 mmol/L PBS, 50 mmol/L NaCl, pH 7.4)中.如此洗涤三次除去未结合的DNA.

  分别进行紫外可见吸收、透射电镜和暗场显微镜表征.

  4.3   单颗粒暗场光谱系统

  暗场光谱系统主要由两部分组成:暗场显微镜成像系统和单颗粒光谱分析系统, 前者由倒置显微镜(IX71, Olympus)配备有暗场聚光镜(0.8＜NA＜0.92), 60X物镜(NA 0.7), 光源为100 W的卤素灯和彩色CCD(DP80, Olympus)组成, 单颗粒光谱在配有制冷单色EMCCD (400BR, Princeton)及光栅(密度300 L/mm, 闪耀波长: 500 nm)的单色仪(Acton SP2358, Princeton)上测得.实验中, 测得的纳米颗粒的散射光谱均扣除了仪器的背景信号.

  4.4   单颗粒水平上检测Hg²⁺

  首先将修饰了DNA1的核纳米金溶液稀释至0.2 pmol/L, 滴加200 μL稀释液于表面带正电的显微镜载玻片上(25 mm×70 mm×0.12 mm, 江苏世泰有限公司), 这种购买的载玻片具有很高的洁净度, 非常适合用于暗场观察.孵育1 h后, 用超纯水冲洗载玻片, 并用氮气吹干, 一次可同时制备多个样品载玻片.然后将200 μL 20 pmol/L的修饰有DNA2的卫星纳米金溶液滴涂在表面吸附有核纳米金的载玻片上, 事先在溶液中加入不同体积的Hg²⁺母液, 使Hg²⁺的终浓度为1~1000 pmol/L, 孵育2 h后, 再用超纯水冲洗, 在检测过程中, 保持玻片表面湿润.然后用DP80彩色CCD进行暗场图像的采集, 用液氮制冷CCD进行黑白图像和散射光谱的采集.利用OriginPro 8.0自带的洛伦兹算法对散射光谱数据进行适当的拟合以确定散射峰的精确值.

• 1. [1]

     Li, Y.; Jing, C.; Zhang, L.; Long, Y. T. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 632. doi: 10.1039/C1CS15143F

  2. [2]

     Anker, J. N.; Hall, W. P.; Lyandres, O.; Shah, N. C.; Zhao, J.; Van Duyne, R. P. Nature Mater. 2008, 7, 442. doi: 10.1038/nmat2162

  3. [3]

     张磊, 沈晶晶, 范曲立, 汪联辉, 黄维, 科学通报, 2014, 59, 169. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=kxtb201402008&dbname=CJFD&dbcode=CJFQZhang, L.; Sheng, J. J.; Fan, Q. L.; Wang, L. H.; Huang, W. Chin. Sci. Bull. 2014, 59, 169(in Chinese). http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=kxtb201402008&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

  4. [4]

     Wang, Y. J.; Zu, X. H.; Yi, G. B.; Luo, H. S.; Huang, H. L.; Song, X. L. Chin. J. Chem. 2016, 34, 1321. doi: 10.1002/cjoc.v34.12

  5. [5]

     李迎, 林钊, 李蓉卓, 刘霞, 化学学报, 2012, 70, 1304. http://sioc-journal.cn/Jwk_hxxb/CN/abstract/abstract341139.shtmlLi, Y.; Lin, Z.; Li, R. Z.; Liu, X. Acta Chim. Sinica 2012, 70, 1304(in Chinese). http://sioc-journal.cn/Jwk_hxxb/CN/abstract/abstract341139.shtml

  6. [6]

     Kelly, K. L.; Coronado, E.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 668.

  7. [7]

     Hartland, G. V. Chem. Rev. 2011, 111, 3858. doi: 10.1021/cr1002547

  8. [8]

     Sonnichsen, C.; Reinhard, B. M.; Liphardt, J.; Alivistos A. P. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 741. doi: 10.1038/nbt1100

  9. [9]

     Sheikholeslami, S.; Jun, Y.; Jain, P. K.; Alivistos, A. P. Nano Lett. 2010, 10, 2655. doi: 10.1021/nl101380f

  10. [10]

      Jun, Y.-W.; Sheikholeslami, S.; Hostetter, D. R.; Tajon, C.; Craik, C. S.; Alivistos A. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 17735. doi: 10.1073/pnas.0907367106

  11. [11]

      Reinhard, B. M.; Sheikholeslami, S.; Mastroianni, A.; Alivistos, A. P.; Liphardt, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 2667. doi: 10.1073/pnas.0607826104

  12. [12]

      Zhen, S. J.; Wan, X. Y.; Zheng, L. L.; Li, C. M.; Huang, C. Z. Sci. Bull. 2016, 61, 639. doi: 10.1007/s11434-016-1049-3

  13. [13]

      Li, X.-L.; Zhang, Z.-L.; Zhao, W.; Xia, X.-H; Xu, J.-J.; Chen, H.-Y. Chem. Sci. 2016, 7, 3256. doi: 10.1039/C5SC04369G

  14. [14]

      Lermusiaux, L.; Maillard, V.; Bidault, S. ACS Nano 2015, 9, 978. doi: 10.1021/nn506947g

  15. [15]

      Yoon, J. H.; Lim, J.; Yoon, S. ACS Nano 2012, 6, 7199. doi: 10.1021/nn302264f

  16. [16]

      Qian, G. S.; Kang, B.; Zhang, Z. L.; Li, X. L.; Zhao, W.; Xu, J. J.; Chen, H. Y. Chem. Commun. 2016, 52, 11052. doi: 10.1039/C6CC02831D

  17. [17]

      Clarkson, T. W.; Magos, L.; Myers, G. J. N. Engl. J. Med. 2003, 349, 1731. doi: 10.1056/NEJMra022471

  18. [18]

      Ma, X.; Song, F.; Wang, L.; Cheng, Y.; Zhu, C. J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2012, 50, 517. doi: 10.1002/pola.v50.3

  19. [19]

      Nolan, E. M.; Lippard, S. J. Chem. Rev. 2008, 108, 3443. doi: 10.1021/cr068000q

  20. [20]

      Yang, Y. M.; Zhao, Q.; Feng, W.; Li, F. Y. Chem. Rev. 2013, 113, 192. doi: 10.1021/cr2004103

  21. [21]

      Zhao, Q.; Li, F. M.; Huang, C. H. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3007. doi: 10.1039/b915340c

  22. [22]

      Quang, D. T.; Kim, J. S.; Yong, J. Chem. Soc. Rev. 2010, 110, 6280. doi: 10.1021/cr100154p

  23. [23]

      Kim, H. N.; Ren, W. X.; Kim, J. S.; Yong, J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3210. doi: 10.1039/C1CS15245A

  24. [24]

      张勇, 李伟, 王强, 张若璇, 熊启杰, 沈祥, 郭靖, 陈雪梅, 化学学报, 2013, 71, 1496. http://sioc-journal.cn/Jwk_hxxb/CN/abstract/abstract343582.shtmlZhang, Y.; Li, W.; Wang, Q.; Zhang, R. X.; Xiong, Q. J.; Shen, X.; Guo, J.; Chen, X. M. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 1496(in Chinese). http://sioc-journal.cn/Jwk_hxxb/CN/abstract/abstract343582.shtml

  25. [25]

      张冲洋, 孟玉珠, 匡金志, 徐岚, 化学学报, 2015, 73, 409. http://sioc-journal.cn/Jwk_hxxb/CN/abstract/abstract344897.shtmlZhang, C. Y.; Meng, Y. Z.; Kuang, J. Z.; Xu, L. Acta Chim. Sinica 2015, 73, 409(in Chinese). http://sioc-journal.cn/Jwk_hxxb/CN/abstract/abstract344897.shtml

  26. [26]

      Wang, Q.; Yang, X. H.; Yang, X. H.; Liu, P.; Wang, K. M.; Huang, J.; Liu, J. B.; Song, C. X.; Wang, J. J. Spectrochim. Acta, Part A 2015, 136, 283. doi: 10.1016/j.saa.2014.08.129

  27. [27]

      Liu, C. W.; Hsieh, Y. T.; Huang, C. C.; Lin, Z. H.; Chang, H. T. Chem. Commun. 2008, 19, 2242.

  28. [28]

      Li, L.; Li, B. X.; Qi, Y. Y.; Jin, Y. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 393, 2051. doi: 10.1007/s00216-009-2640-0

  29. [29]

      Guan, H. N.; Liu, X. F.; Wang, W.; Liang, J. Z. Spectrochim. Acta Part A 2014, 121, 527. doi: 10.1016/j.saa.2013.10.107

  30. [30]

      Hung, Y. L.; Hsiung, T. M.; Chen, Y. Y.; Huang, Y. F.; Huang, C. C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 16329.

  31. [31]

      Si, S.; Kotal, A.; Mandal, T. K. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 1248. doi: 10.1021/jp066303i

  32. [32]

      Ni, W. H.; Chen, H. J.; Su, J.; Sun, Z. H.; Wang, J. F.; Wu, H. K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4806. doi: 10.1021/ja910239b

  33. [33]

      Liu, D. B.; Qu, W. S.; Chen, W. W.; Zhang, W.; Wang, Z.; Jiang, X. Y. Anal. Chem. 2010, 82, 9606. doi: 10.1021/ac1021503

  34. [34]

      Zhang, T. T.; Li, H.; Hou, S. W.; Dong, Y. Q.; Pang, G. S.; Zhang, Y. W. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 27131. doi: 10.1021/acsami.5b07152

  35. [35]

      Li, K.; Wang, K.; Qin, W. W.; Deng, S. H.; Li, D.; Shi, J. Y.; Huang, Q.; Fan, C. H. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4292. doi: 10.1021/jacs.5b00324

• 

  图 1  Hg²⁺传感原理示意图

  Figure 1  Schematic illustration of Hg²⁺ sensing

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 2  纳米金结构和光学性质表征:卫星纳米金(A)、核纳米金(B)的透射电镜图像; (C)修饰了DNA1的核纳米金(黑色)和修饰了DNA2的卫星纳米金(红色)的消光光谱

  Figure 2  Structural and optical properties of AuNPs. (A) TEM image of synthesized satellite AuNPs. (B) TEM image of synthesized core AuNPs. (C) UV-vis spectra of core AuNPs modified with DNA1 (black line) and satellite AuNPs modified with DNA2 (red line)

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 3  修饰了DNA1的核纳米金的暗场图像(A)及其散射光谱(B)

  Figure 3  (A) Dark-field images of core AuNPs modified with DNA1. (B) Typical scattering spectra of core AuNPs modified with DNA1

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 4  在不同Hg²⁺浓度作用下形成的纳米金自组装结构透射电镜图, (A) 1 pmol/L; (B) 50 pmol/L; (C) 200 pmol/L; (D) 1000 pmol/L

  Figure 4  TEM images of core-satellite Au nanoassemblies induced by different concentrations of Hg²⁺, (A) 1 pmol/L; (B) 50 pmol/L; (C) 200 pmol/L; (D) 1000 pmol/L

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 5  Hg²⁺浓度分别为1, 10, 50, 100, 500, 1000 pmol/L条件下形成的纳米金自组装结构在暗场下的散射图像(A)及对应的散射光谱(B)

  Figure 5  (A) Dark-field images of core-satellite Au nanoassemblies induced by different concentrations of Hg²⁺: 1, 10, 50, 100, 500, 1000 pmol/L, respectively. (B) corresponding scattering spectra of core-satellite Au nanoassemblies induced by different concentrations of Hg²⁺

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 6  纳米金自组装结构的散射峰位移变化值同Hg²⁺对数浓度之间的线性拟合曲线

  Figure 6  Log scale of the calibration curve describing the relationship between the LSPR peak shifts and Hg²⁺ concentration. Error bars indicate standard deviation of quadruplicate tests

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 7  Hg²⁺传感器在常见金属离子存在条件下的选择性考察

  Figure 7  Selectivity of the sensor for Hg²⁺ over other metal ions. The concentration is 1 nmol/L for all metal ions

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  表 1  实际样品中Hg²⁺的测定

  Table 1.  Determination of mercury ion in real samples (n=4)

  Sample	Added amount/ (nmol•L-1)	Founded amount/ (nmol•L-1)	Recovery/%
  River water	0	no founded	_____
  	0.1	0.098	98.7±5.6
  	0.2	0.206	103.1±6.7
  Tap water	0	no founded	_____
  	0.1	0.108	108.2±8.6
  	0.2	0.211	105.6±7.5

  下载: 导出CSV
•