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基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其是以pH敏感的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇及其作為熒光探針的溶液pH值測定方法，其特點為利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇在不同pH值條件下溶液熒光發(fā)射光譜特征的變化，來測定溶液pH值。測定的線性范圍為6.05~6.4。本發(fā)明可用于環(huán)境及生命科學(xué)體系中pH的高靈敏測定。
【專利說明】基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及pH敏感N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇及其作為熒光探針的溶液PH值測定方法，屬于分析化學(xué)及納米【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]pH值是化學(xué)和生物系統(tǒng)中常用的一項重要指標，其影響著其許多化學(xué)反應(yīng)和生化反應(yīng)。醫(yī)學(xué)上，體內(nèi)pH值的改變伴隨著很多疾病的發(fā)生發(fā)展。因此，pH值的測定在化學(xué)和生物領(lǐng)域具有重要的意義。目前，PH的測量方法主要分為指示劑法、金屬電極法(氫電極法，醌氫醌電極法，銻電極法)和玻璃電極法等。發(fā)展新的溶液PH的測定方法仍然十分重要。
[0003]納米材料由于其獨特的物理和光學(xué)性質(zhì)為pH傳感器的構(gòu)建提供了新的契機。近年來，許多納米材料，包括聚合物納米顆粒、氧化石墨烯、單壁碳納米、二氧化娃納米顆粒、量子點、金納米顆粒和磁性納米顆粒等，已經(jīng)被報道具有PH響應(yīng)性質(zhì)。最近，一些金屬納米團簇材料(如銅納米團簇、銀納米團簇、金銅合金納米團簇)也被發(fā)現(xiàn)具有對溶液pH敏感的性質(zhì)。
[0004]本發(fā)明以pH敏感的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇作為熒光探針，建立了溶液PH值測定的新方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于pH敏感的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇及其作為熒光探針的溶液PH值測定方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的PH敏感的熒光金納米團簇，其特征是由以下反應(yīng)步驟制成:將濃度為
0.02、.18 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.Γθ.8 mol/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.0Γ0.1 g/L的氯金酸溶液中，混勻，置于2(T70° C水浴恒溫反應(yīng)(Γ3.5小時，反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理，得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤海鯪-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤旱臒晒馓卣麟S溶液的PH值變化而改變。
[0007]本發(fā)明是以N-乙酰-L-半胱氨酸為還原劑和保護劑制備的。
[0008]采用N-乙酰-L-半胱氨酸還原氯金酸的方法制備:將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時，反應(yīng)液由淺黃色變?yōu)闊o色，反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行純化處理，得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇溶液；4° C暗處保存，能保持至少一個月的相對穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明所述的pH敏感的熒光金納米團簇，能產(chǎn)生紅色熒光，最大激發(fā)波長為335nm,最大發(fā)射波長為650nm。
[0010]本發(fā)明所述的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其特征是利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇在不同pH值時熒光發(fā)射光譜特征的變化，來測定溶液pH值。
[0011]利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇在650 nm處的發(fā)射光強度值(F65tl)以判斷溶液PH值。
[0012]所使用的激發(fā)波長為355 nm。
[0013]在6.05飛.4 pH值范圍內(nèi)F65tl與溶液pH值呈線性關(guān)系。
[0014]N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒忖绾螅琋-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的Zeta電勢減小，粒徑增大，但金的價態(tài)并未發(fā)生改變。
[0015]具體地說，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
(一)金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽?br> 以下過程中使用的所有玻璃器皿均經(jīng)過王水浸泡，并用雙蒸水徹底清洗，晾干。金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒ㄈ缦?將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時，反應(yīng)液由淺黃色變?yōu)闊o色。反應(yīng)結(jié)束后用分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行純化處理，純化后的金納米團簇溶液放置于4° C冰箱避光保存。
[0016](二)溶液pH值的測定:
0.2毫升樣品溶液中加入0.2毫升步驟(一)制備的金納米團簇溶液，混合均勻后在25。C反應(yīng)10分鐘。反應(yīng)結(jié)束后，以355 nm為激發(fā)波長，測定在650 nm處的發(fā)射光強度值(F65tl)，通過F65tl標準曲線進行pH的測定。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點:
(I)本發(fā)明使用N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇材料為探針，溶液pH值的改變被轉(zhuǎn)換為光信號，易于肉眼觀察和儀器測定。
[0018](2)本發(fā)明使用的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇材料其本身具有pH響應(yīng)性質(zhì)，不需要任何前修飾步驟。
[0019](3)本發(fā)明所構(gòu)建的方法測定靈敏度高，響應(yīng)范圍為0.35個pH。
[0020](4)本發(fā)明所構(gòu)建的方法的pH響應(yīng)區(qū)間在生理變化范圍(5.(Γ7.4)之內(nèi)，更有利于其應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為不同pH值條件下金納米團簇溶液在紫外燈下的外觀圖。圖中:(A)pH=6.0 ；(B)pH=6.5。
[0022]圖2為不同pH值條件下金納米團簇溶液的發(fā)射光譜圖。圖中:(A)pH=6.0 ;(B)pH=6.5。
[0023]圖3為不同pH值條件下金納米團簇溶液的紫外-可見吸收光譜圖。
[0024]圖4為不同pH值條件下金納米團簇溶液的X射線光電子能譜圖。圖中:(A)ρΗ=6.0 ；(Β)ρΗ=6.5。
[0025]圖5為不同pH值條件下金納米團簇溶液的Zeta電勢圖。圖中:(A) pH=6.0 ; (B)pH=6.5。
[0026]圖6為不同pH值條件下金納米團簇溶液的動態(tài)光散射圖。圖中:(A)pH=6.0 ;(B)pH=6.5。
[0027]圖7為金納米團簇溶液的發(fā)射光強度值(F65tl)與溶液pH值之間的關(guān)系圖。
[0028]圖8為金納米團簇溶液的發(fā)射光強度值(F65tl)與溶液pH值之間的線性關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0029]實例1:
金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽溥^程如下:將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與
0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后的反應(yīng)液用截留分子量為3500的透析袋進行透析純化處理。所得到的金納米團簇溶液可見光下為無色，紫外燈照射下產(chǎn)生強烈的紅色熒光。4° C暗處保存，能保持至少一個月的相對穩(wěn)定。
[0030]實例2:
取0.2毫升實例I所制得的金納米團簇溶液加入到0.2毫升pH=6.0和pH=6.5的磷酸鹽緩沖溶液(20 mmol/L)中，混合均勻后置于25 ° C水浴鍋中恒溫反應(yīng)10分鐘。在紫外燈下觀察，金納米團簇溶液在pH=6.0時顯現(xiàn)紅色熒光(圖1中的A)，而在pH=6.5時紅色熒光發(fā)生猝滅(圖1中的B)。圖2為金納米團簇溶液在pH=6.0 (圖2中的A)和pH=6.5 (圖2中的B)時的熒光發(fā)射光譜圖。
[0031]實例3:
取0.2毫升實例I所制得的金納米團簇溶液加入到0.2毫升不同pH值的磷酸鹽緩沖溶液(20 mmol/L)中，混合均勻后置于25 ° C水浴鍋中恒溫反應(yīng)10分鐘。反應(yīng)結(jié)束后,測定其紫外-可見吸收光譜圖。由圖3可知，隨著pH的升高(圖中箭頭左側(cè)指示的數(shù)值為pH值)，金納米團簇溶液的背景散射逐漸增加，表明金納米團簇隨著PH的升高發(fā)生了聚集。
[0032]實例4:
取0.2毫升實例I所制得的金納米團簇溶液加入到0.2毫升pH=6.0或pH=6.5的磷酸鹽緩沖溶液(20 mmol/L)中，混合均勻后置于25° C水浴鍋中恒溫反應(yīng)10分鐘。反應(yīng)結(jié)束后，冷凍干燥處理得金納米團簇粉末，取所得粉末進行X射線光電子能譜分析。由圖4可知，金納米團簇在PH6.0和pH6.5時的價態(tài)相同。(圖4中的A為pH6.0時金納米團簇的Au4f圖；圖4中的B為pH6.5時金納米團簇的Au 4f圖)。
[0033]實例5:
取0.2毫升實例I所制得的金納米團簇溶液加入到0.2毫升pH=6.0或pH=6.5的磷酸鹽緩沖溶液(20 mmol/L)中，混合均勻后置于25° C水浴鍋中恒溫反應(yīng)10分鐘。取反應(yīng)后的溶液進行Zeta電勢分析。由圖5可知，pH6.5時金納米團簇的Zeta電勢降低。(圖5中的A為pH6.0時金納米團簇的Zeta電勢圖，圖5中的B為pH6.5時金納米團簇的Zeta電勢圖)。
[0034]實例6:
取0.2毫升實例I所制得的金納米團簇溶液加入到0.2毫升pH=6.0或pH=6.5的磷酸鹽緩沖溶液(20 mmol/L)中，混合均勻后置于25° C水浴鍋中恒溫反應(yīng)10分鐘。取反應(yīng)后的溶液進行動態(tài)光散射分析。由圖6可知，pH6.5時金納米團簇的粒徑明顯增大。(圖6中的A為pH6.0時金納米團簇的動態(tài)光散射圖，圖6中的B為pH6.5時金納米團簇的動態(tài)光散射圖)。
[0035]實例7:
在0.2毫升實施例1制得的金納米團簇中加入0.2毫升不同pH值(5.5^7.5)的磷酸鹽緩沖液(20 mmol/L)中，25° C反應(yīng)10分鐘，測定溶液發(fā)射光強度值F65(l。如圖7所示，溶液PH為5.5?6.0時，F(xiàn)650變化不明顯；溶液pH為6.05?6.5時，F(xiàn)650急劇下降；溶液pH大于6.50時，F(xiàn)650趨于穩(wěn)定。
[0036]實例8:
在0.2毫升實施例1制得的金納米團簇中加入0.2毫升不同pH值(6.05飛.4)的磷酸鹽緩沖液(20 mmol/L)中，25° C反應(yīng)10分鐘，測定溶液發(fā)射光強度值F65(l。如圖8所示，在
6.05?6.4pH值范圍內(nèi)F65tl與溶液pH值呈線性關(guān)系，線性方程為F=17.53-2.73pH,r=0.998。對pH=6.1的溶液平行測定6次的相對標準偏差為2.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種pH敏感的熒光金納米團簇，其特征是由以下反應(yīng)步驟制成:將濃度為0.02、.18 mo I/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.Γθ.8 mo I/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.0Γ0.1 g/L的氯金酸溶液中，混勻，置于2(T70° C水浴恒溫反應(yīng)(Γ3.5小時，反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理，得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤海鯪-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤旱臒晒馓卣麟S溶液的PH值變化而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH敏感的熒光金納米團簇，其特征是以N-乙酰-L-半胱氨酸為還原劑和保護劑制備的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的pH敏感的熒光金納米團簇，其特征是采用N-乙酰-L-半胱氨酸還原氯金酸的方法制備:將0.6 mL濃度為0.5 mo I/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時，反應(yīng)液由淺黃色變?yōu)闊o色，反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行純化處理，得到N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇溶液；4° C暗處保存，能保持至少一個月的相對穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的pH敏感的熒光金納米團簇，其特征是能產(chǎn)生紅色熒光，最大激發(fā)波長為335nm,最大發(fā)射波長為650nm。
5.一種基于權(quán)利要求1-4任一所述的N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其特征是利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇在不同pH值時熒光發(fā)射光譜特征的變化，來測定溶液PH值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其特征是利用N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇在650 nm處的發(fā)射光強度值(F65tl)以判斷溶液PH值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其特征是所使用的激發(fā)波長為355 nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其特征是在6.05飛.4 pH值范圍內(nèi)F65tl與溶液pH值呈線性關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的pH值測定方法，其特征是N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒忖绾螅琋-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇的Zeta電勢減小，粒徑增大，但金的價態(tài)并未發(fā)生改變。
【文檔編號】G01N21/78GK104237185SQ201410464563
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月13日
【發(fā)明者】陳偉, 鄧豪華, 王菲菲, 彭花萍, 李光文 申請人:福建醫(yī)科大學(xué)