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蒲文丹
(西南大学化学化工学院，重庆 400715)
摘 要：在pH7.0的B-R 介质中，邻苯二甲酰亚胺(pht halimide)能诱导金纳米颗粒(AuNP s)发生聚集。当汞离子(Hg 2+)存在时,Hg 2+选择性的和邻苯二甲酰亚胺发生配位作用，进而阻止邻苯二甲酰亚胺诱导的金纳米颗粒发生聚集，金纳米颗粒的等离子体共振吸收峰由650nm 蓝移到520nm，溶液颜逐渐由蓝变红，据此实现了H g 2+的可视化检测。520nm 与650nm 处的吸光度比值(A 520/A 650)与Hg 2+的浓度在0.1～4.5LM 范围内呈现良好的线性关系，检出限为15nM，肉眼可检测到0.5L MHg 2+。该方法用 于合成样品中Hg 2+
的检测，回收率在95.5%～102.5%之间。与传统使用富T 的DNA 序列来检测Hg 2+的方法相比，该方法简便、快捷、价格低廉。
关键词：邻苯二甲酰亚胺；金纳米颗粒；汞离子；可视化检测
中图分类号:O65 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0035—03 金纳米颗粒(AuNP s)具有独特的等离子体共振吸收，当发生聚集和组装时，粒子间偶极-偶极相互作用会引起等离子体共振吸收峰位移，最终导致溶液颜明显变化[1]
。基于金纳米颗粒不同程度分散和聚集状态下表现出的表面等离子体共振吸收和颜的变化，已实现了金属离子、药物和生物小分子
等高灵敏分析检测[2]
。
汞离子具有很高的毒性，在生物体内能积累富集，危害人体健康，是水环境监测的重要指标[3]。研究发现Hg 2+能介导胸腺嘧啶(T)配对，形成稳定的T -Hg 2+-T 特异性结构，并由此建立了具有良好选择性的Hg 2+检测方法[4]。但这些方法昂贵的DNA 合成或修饰,
使检测过程变得复杂而且检测成本较高。
图1 实验原理示意图
文献报道，邻苯二甲酰亚胺(pht halimide )可以像T 碱基一样和Hg 2+发生配位，生成了类似于T -Hg
2+
-T 的pht hal imide-Hg
2+
-pht halimide 复合
物[5]
。本文据此原理，研究了金纳米颗粒存在下，邻苯二甲酰亚胺与Hg 2+的相互作用。实验发现，邻苯二甲酰亚胺很容易使金纳米颗粒发生聚集，溶液变为蓝。但是+与邻苯二甲酰亚胺配位以后，降低了邻苯二甲酰亚胺诱导金纳米颗粒聚集的能力,
引起金纳米颗粒等离子体共振吸收峰的蓝移和溶液颜由蓝到红的转变，由此实现了Hg 2+的的可视化检测。检测原理如图1所示。1 实验部分
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1.1 仪器与试剂
T U -1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)。XW -80A 漩涡混合器(上海精科实业有限公司)。pHS-25pH 酸度计(上海虹益仪器仪表公司)。
氯金酸(HAuCl 4.4H 2O)；柠檬酸三钠；邻苯二甲酰亚胺；。
1.2 金纳米颗粒的制备
在洁净的250mL 圆底烧瓶中加入98mL 超纯水和4mL1(的HAuCl 4，磁力搅拌下加热至微沸。当溶液开始沸腾时，剧烈搅拌下快速加入2mL 5(柠檬酸三钠。溶液迅速由浅黄变为无最后变为酒红，保持溶液沸腾和剧烈搅拌15min 后停止加热，室温搅拌下冷却，置于4℃冰箱中备用。制得的金纳米颗粒最大吸收波长为520nm ，浓度约为13.2nM [6]。1.3 实验步骤魔法波鲁
在1.5mL 离心管中，依次加入100(LpH 7.0的B -R 缓冲溶液,15(L0.116mM 的邻苯二甲酰亚胺和一定浓度Hg 2+溶液，加水稀释至900(L ，混匀，室温反应1min，最后加入100(L13.2nM 的金纳米颗粒再次混匀，室温反应5min 后扫描吸收光谱。
2 结果与讨论2.1 光谱特征
从图1看出，单独的金纳米颗粒在520nm 处有一特征等离子体共振吸收峰(曲线a )。加入邻苯二甲酰亚胺后，由于邻苯二甲酰亚胺和金纳米颗粒发生Au -N 的作用，使包被在金纳米颗粒表面的柠檬酸根脱
落，金纳米颗粒发生聚集(曲线b)，在650nm 左右出现一新吸收峰，而5处的吸收峰降低，伴随着溶液颜由红到蓝的转变。有+存在时，由
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2012年第3期 内蒙古石油化工
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收稿日期H g 220n m H g 2:2011-12-12
于Hg 2+与邻苯二甲酰亚胺之间pht halimide -Hg 2+-pht halimide 配位作用，抑制了邻苯二甲酰亚胺诱导的金纳米颗粒聚集,650nm 处的吸收峰消失,520nm 处的吸收峰增强(曲线c)，溶液由蓝变为红，据此可以实现Hg 2+
的检测。2.2 测定条件的优化
为了更好的检测Hg 2+
，我们对邻苯二甲酰亚胺的用量,pH 值和孵育时间进行了优化。金纳米颗粒在520nm 和650nm 的吸收
值分别代表了分散和聚集的金纳米颗粒，本实验采用520nm 处与650nm 处的的吸光度比值(A 520/A 650)作为定量测定的工具，该比值越大，表示金纳米颗粒的分散程度越大，反之表示金纳米颗粒的分散程度越小。
图2 金纳米颗粒与邻苯二甲酰亚胺、Hg 2+相互作用的吸收光谱以及对应的颜变化
浓度:c AuNPs ,1.32nM ;c p hthalimide ,1.74LM ;c Hg 2+,10LM ;pH ,7.0。
2.2.1 邻苯二甲酰亚胺用量的优化
邻苯二甲酰亚胺用量在本实验中是一个重要的
参数，邻苯二甲酰亚胺的浓度过小，不能诱导金纳米颗粒聚集完全，而过大将会消耗大量的Hg 2+，使体系的灵敏度降低。图3A 表明,1.74L M 的邻苯二甲酰亚胺可以使1.32nM 的AuNP s 完全聚集(A 520/A650值较小且保持稳定)。故选择的邻苯二甲酰亚胺用量为1.74LM
。
图3 邻苯二甲酰亚胺用量对吸收比值的影响
浓度N ,3M ;。
3 反应时间的优化
图表明，邻苯二甲酰亚胺诱导金纳米颗粒聚集需要一定时间(曲线)，反应5后,565基本保持不变，说明此时邻苯二甲酰亚胺与金纳米
颗粒反应基本上完全。文献报道pht halimide-Hg 2+-pht halimide 的形成是一个很快的过程[5]，实验中Hg 2+与邻苯二甲酰亚胺孵育1min 就可以使金纳米颗粒在长时间保持很好的分散(曲线b)。最后选择邻苯二甲酰亚胺与Hg 2+形成的复合物与金纳米颗粒的孵育时间为5min
。
图4 反应时间对吸收比值的影响
浓度:c Au NPs ,1.32nM ;c phth a limid e ,1.74LM ;c H g 2+,4LM ;pH 7.0。
2.2.2 pH 的优化
图5表明，当溶液的pH 在5.72～7.24之间时，邻苯二甲酰亚胺能很好的诱金纳米颗粒发生聚集，同时与Hg 2+孵育后又能很好的使AuNP s 分散，实验现象明显且稳定。但是当溶液pH 大于7.24时，加入Hg 2+后金纳米颗粒分散程度降低，这可能与Hg 2+水
解有关[7]。故实验选择最佳pH 为7.0
。
图5 pH 对吸收比值的影响
浓度:c Au NPs ,1.32nM;c phth a limid e ,1.74LM;cHg 2+,4LM 。
2.3 干扰实验
图6 各种金属离子引起的金纳米颗粒吸收
比值变化及对应的颜照片
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内蒙古石油化工 2012年第3期
:c Au Ps 1.2n p H7.02.2.4a m in A 20/A 0
浓度:c AuNPs ,1.32n M ;c phth a limid e ,1.74LM ;cHg 2+,4LM ;Mg 2+,K +,Al 3+,Co 2+,Cd 2+,T b 3+,Cu 2+,Ce 3+,Ni 2+,Zn 2+,Pb 2+,Ca 2+,Fe 3+,C r 3+,200LM;pH,7.0。
为了验证方法的选择性，我们考察了一些常见金属离子的干扰，包括Mg 2+,K +,Al 3+,Co 2+,Cd 2+,Tb 3+,Cu 2+,Ce 3+,Ni 2+,Zn 2+,P b 2+,Ca 2+,Fe 3+,Cr 3+。实验发现，只有在Hg 2+存在时，溶液的颜才变为红，同时吸光度比值较空白实验明显增加，说明此方法对Hg 2+具良好的选择性。实验结果见图6。2.4
分析参数及合成样品分析
图7所示，随着Hg 2+
浓度的增大,650nm 处的峰逐渐蓝移并降低,520nm 处峰逐渐增强，溶液逐渐有蓝变红(图7内嵌图)，表明金纳米颗粒的分散程度逐渐增大。根据颜的变化，肉眼可检测到0.5LMHg 2+(图7内嵌图)。当Hg 2+浓度大于4.5LM 时，吸收光谱及标准曲线不再有明显变化，说明此时金纳米颗粒已分散完全。图8所示，吸光度之比值(A520/A650)对Hg 2+浓度在0.1(4.5L M 呈现出良好的线性关系，线性方程为A 520/A 650=0.2773(1.9764c)，相关系数为0.9970，此方法的理论检测限(3/k)为15nM 。
为验证本方法的可行性，我们对合成样品中进行+进行了检测(表)，得到回收率在55%～5%之间，相对标准偏差低于35%。从实验的结果来看，该方法具有良好的准确度和精密度，可用于实际样品的检测。
表1
热膨胀系数合成样品中Hg 2+的测定
样品加入浓度(LM )合成样回收浓度(LM )
回收率(%)
相对偏差(%,n =6)
12a 1.94～2.0597.0～102.5 2.22
4
b
3.82～3.96
95.5～99.0
3.4
浓度:c AuN P s ,1.32nM ;c phth a limid e ,1.74LM ;pH 7.0;Pb 2+,Ce 3+,C o 2+;Cu 2+,Na +,Fe 3+,100LM；合成样a:Pb 2+,Ce 3+,C o 2+；合成样b :Cu 2+,Na +,Fe 3+。
3 总结
莉桑迪亚邻苯二甲酰亚胺很容易诱导金纳米颗粒发生聚集，当加入Hg 2+后,Hg 2+和邻苯二甲酰亚胺配位抑制了金纳米颗粒的聚集，实现了Hg 2+的可视化检测。与其它利于昂贵DNA 的方法相比，该方法操作简
单、响应快速灵敏，价格低廉，为环境中Hg 2+分析测定提出了新思路。
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