基于纳米金的pH比色传感器(2)
1文献综述
1.1纳米金简介
纳米金是指金（Au）的微小颗粒，通常在水溶液中以金的胶体形态存在，它的直径一般在1至100 nm之间，具有高电子密度性，介电性，高消光性和催化作用的特性，而且能和多种生物大分子结合，并且不影响其生物活性。纳米金的具体制备方法总体分为物理方法和化学方法两种［5-8］。物理法中，最常见的是真空蒸镀法，激光消融法等；化学方法中，最常见的有白磷还原法，抗坏血酸还原法，柠檬酸三钠还原法及鞣酸-柠檬酸钠还原法等［7-8］。
1.2纳米金粒子的应用
纳米金凭借其良好的稳定性，小尺寸效应，表面效应，光学效应加之其独特的生物亲和性，已经在工业催化，生物医药，生物分析化学，食品的安全快速检测等领域取得了广泛的应用［5-7］。
首先是纳米金在工业催化方面的应用，纳米金的结晶面存在相互交叉的棱角，从而增大了表面晶格缺陷，提高了表面的吸附性能和催化活性，使其可以在室温下吸附氧气、一氧化碳、甲醇、水等化合物。而如果用陶瓷刀将纳米金粒子切割成平滑的表面，可加速吸附苯，乙烯，酮，醚等有机化合物。当纳米金超微粒子负载了Fe2O3、Co3O4、NiO时，70℃时就可具有较高的催化氧化活性。纳米金作为催化剂，主要催化CO的氧化反应，与氮化物的反应，乙炔的氢氯化反应，醇的选择性氧化和水光催化产生氢气［5］。
纳米金在生物医药中具有抗氧化的特性，生物相容性好和光电特性好等优点。纳米金团簇表面的边缘位点及顶部位点4f轨道的结合能相对较低，因此这些位点形成的Au-S键的键能也会相对较低，容易发生离解，所以这对多元单层修饰的金纳米团簇（Au-MMPCs）的稳定性和配体交换会有很大影响。用巯基或二硫化合物对Au-MMPCs的表面进行修饰，形成具有生物活性的Au-MMPCs，这些生物活性Au- MMPCs同待转运物可与细胞膜进行相互作用，通过静电吸附及内吞作用，Au-MMPCs可将转运物传送至细胞和细胞核内。利用巯基易同纳米金粒子结合的特点，用不同的巯基化合物或者二硫化合物对Au-MPCs的表面进行化学修饰，即可制备出来具有不同功能的Au-MMPCs,Au-MMPCs在生命科学领域有广泛的应用前景［6］。
纳米金探针在生物分析化学上的应用。例如在DNA识别与检测领域，先由22个核苷酸聚合形成寡核苷酸，让其作为被检测的靶DNA单链，再在纳米金粒子上修饰DNA探针，而只要在DNA探针的其中一段连接上巯基后就可与纳米金颗粒结合。这些DNA探针上的核苷酸序列可分别与靶DNA两端互补配对，在纳米金粒子上可连接多条寡核苷酸链，当纳米金探针按照序列与靶DNA连接后，就可有序地形成网状结构，纳米金粒子也将因此发生颜色变化，通过对纳米金颜色的观察即可检测出相应的靶DNA。在免疫分析领域上，主要就是纳米金标记技术，实质上就是蛋白质等生物大分子被吸附而覆盖在纳米金颗粒表面形成，其机理是纳米金颗粒表面负电荷与蛋白质表面的正电荷基团相互吸附而牢固地结合，吸附后并不会使生物分子变性，由于纳米金粒子具有高电子密度的特性，纳米金标记的蛋白结合处在显微镜下可见黑褐色的斑点，当这些标记物大量聚集时，肉眼可见红色或者粉红色斑点，这一原理可用于定性或者半定量的快速免疫检测中。［7］由于球形的纳米金对蛋白质有着很强的吸附功能，可以与葡萄糖球菌A蛋白，免疫球蛋白，毒素，糖蛋白，酶，抗生素等大生物分子进行非共价结合，广泛用于基础研究及实验中［7］。
纳米金在食品安全中的应用。目前食品检测分析一般采用化学分析法、薄层层析法、气相色谱法、高效液相色谱法等常规方法，但需要繁琐的前处理，样品损失量较大，操作难度高，所需仪器昂贵，不适合现场快速测定。而以纳米金为比色探针具有简单快速，灵敏度高，特异性强，样品量少等优点，非常适合现场检测，而且纳米金免疫层析技术正在向定量、半定量检测和多元检测方向发展，具有很好的发展前景，纳米金在食品安全快速检测中的应用主要有兽药残留的检测，农药残留的检测，动物传染病的检测，致病微生物的检测和真菌毒素的检测等［7］。