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納米粒子范文第1篇

研究人員表示，因?yàn)橐M可能地保留患者大腦的正常部分，即使是技藝最精湛的外科醫(yī)生也無法保證腦瘤切除后不會(huì)遺留癌細(xì)胞。這在惡性膠質(zhì)瘤的移除上表現(xiàn)得尤其明顯，該種癌細(xì)胞可沿血管和神經(jīng)束輕易擴(kuò)散，使健康組織發(fā)生病變。此外，源自原發(fā)腫瘤的微轉(zhuǎn)移，也可在周圍健康組織生根發(fā)芽，而這都是外科醫(yī)生無法用肉眼識(shí)別的。

新技術(shù)能借助包裹了成像試劑的黃金納米粒子，突出小鼠的惡性膠質(zhì)瘤組織，使手術(shù)更易進(jìn)行。粒子的尺寸約為人類紅血球大小的1/60。科學(xué)家推測(cè)，這些粒子由小鼠尾部靜脈注射后會(huì)優(yōu)先在腫瘤內(nèi)“安家”。納米粒子可沿血管抵達(dá)周圍的腫瘤組織，粒子的黃金核心涂覆了含有釓的特殊涂層，可使粒子對(duì)3種不同的成像方式皆可見，即磁共振成像（MRI）、光聲成像和拉曼成像，每種都能有效提升手術(shù)效果。

MRI可在手術(shù)前較好地顯示腫瘤的邊緣及位置，卻不能在手術(shù)過程中大腦處于動(dòng)態(tài)時(shí)完整地描述腫瘤的侵略性增長(zhǎng)。納米粒子的黃金核心能吸收光聲成像的光脈沖，并隨著粒子微微升溫，生成可檢測(cè)到的超聲信號(hào)，并從中計(jì)算出三維的腫瘤圖像。由于這種成像方式可深度貫穿，并對(duì)黃金粒子的存在十分敏感，其能保證在手術(shù)過程中對(duì)腫瘤邊緣的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確描述，引導(dǎo)醫(yī)生移除大部分腫瘤，提升移除精準(zhǔn)度。但上述兩種方法都不能分辨出健康組織和癌變組織的區(qū)別，拉曼成像可促使納米粒子的某一外涂層放射出波長(zhǎng)不同的難以探測(cè)的光，黃金核心的表面能放大這些微弱的拉曼信號(hào)，并能被特殊的顯微鏡捕捉到。由于這些信號(hào)只會(huì)從藏身于腫瘤之中的納米粒子發(fā)出，因此科研人員可輕易分辨出每一點(diǎn)殘留的癌變組織，使腫瘤的徹底清除更加容易。

納米粒子范文第2篇

ハリマ化成株式會(huì)社以噴墨打印技術(shù)為中心開發(fā)了作為導(dǎo)電性油墨核心技術(shù)的納米膠以及適應(yīng)各種印刷技術(shù)的導(dǎo)電性粘接劑。

1納米膠

納米膠是粒徑10nm程度的金屬納米粒子均勻分散在不會(huì)沉降的溶劑中。ハリマ化成（株）的Ag納米膠中的金屬濃度為60wt%以上，粘度為10MPa.s左右，非常低可用于噴墨印刷，圖1表示了Ag納米膠使用的Ag納米粒子的TEM（透射電子顯微鏡）像。為了利用印刷電子廉價(jià)而大量的制造電子元件，正在熱衷于研究成卷式生產(chǎn)印刷方式。基材大多數(shù)使用廉價(jià)的PET膜，但是PET膜沒有130℃程度的耐熱性。ハリマ化成（株）的NPS-JL納米膠在120℃/h的大氣下燒結(jié)可以獲得5.cm的非常低的電阻率。還進(jìn)行了NPS-JL納米膠的可靠性試驗(yàn)。采用3M公司制氟系表面處理劑（EGC-1720）表面處理東芝公司制PET膜（U34：易粘結(jié)處理品）。采用PMT公司制噴墨打印機(jī)和NPS-JL納米膠印刷幅度250m長(zhǎng)度15m的線路，在120℃溫度下燒結(jié)1h，即使在-55℃（30min）~125℃（30min）的冷熱循環(huán)試驗(yàn)中1000循環(huán)以后電阻值也沒有變化及時(shí)在高溫高濕放置試驗(yàn)（85℃，85%RH）中電阻值也沒有變化多少，表現(xiàn)出高可靠性，如圖2所示。噴墨打印的最大特長(zhǎng)是無掩模印刷尤其是基材上的非接觸印刷。圖3表示采用Ag納米膠在PET膜上直接描畫電路。PET膜上形成的電路還可彎曲。表2表示了ハリマ化成（株）的納米膠的種類和特長(zhǎng)。NPS-J-HTB稱為一般使用的玻璃料，對(duì)于玻璃基材的附著力強(qiáng)，在大氣中500℃燒結(jié)以后的電阻率為2.cm，與塊狀A(yù)g同等。NPS-J-HTB納米膠適應(yīng)于噴墨打印。NPS-MTB納米膠適應(yīng)于絲網(wǎng)印刷。

2導(dǎo)電性粘結(jié)劑

有機(jī)基材上可以采用配合樹脂粘結(jié)劑的導(dǎo)電性粘結(jié)劑。導(dǎo)電性粘結(jié)劑主要是由導(dǎo)電性金屬填料和熱固化性或者熱可塑性的樹脂成分構(gòu)成的。Ag填料一般根據(jù)用途選用薄片狀或者球狀的，特別是薄片狀A(yù)g填料使用于旨在獲得低電阻值的用途。Ag填料的選擇和樹脂粘結(jié)劑的配合比率對(duì)于制造導(dǎo)電性粘結(jié)劑是極為重要的因素。樹脂粘結(jié)劑可以使用各種樹脂。ハリマ化成（株）利用公司本身的合成樹脂技術(shù)和導(dǎo)電性金屬填料技術(shù)開發(fā)了適用于PET膜上的導(dǎo)電性粘結(jié)劑系列，如表3所示。圖4表示了采用絲網(wǎng)印刷可以形成線路/間隙（L/S）=70m/70m的微細(xì)電路的FPC。適應(yīng)撓性電子的導(dǎo)電性粘結(jié)劑（導(dǎo)電膠）獲得了高度評(píng)價(jià)，還應(yīng)用公司的納米粒子技術(shù)開發(fā)了高導(dǎo)熱性粘結(jié)劑NH-3000D。傳統(tǒng)芯片粘結(jié)材料所用的Ag膠中，通用品的導(dǎo)熱率為2w/m.k~3w/m.k，高導(dǎo)熱型為20w/m.k~30w/m.k的水平。高導(dǎo)熱性粘結(jié)劑NH-3000D的微細(xì)尺寸Ag粉中配合了Ag納米粒子。由于納米粒子而大幅改善了導(dǎo)熱性，所以獲得了與AuSn焊料相匹敵的95w/m.k的高導(dǎo)熱性，如表4所示，可以應(yīng)用于LED或者功率系半導(dǎo)體封裝的安裝等許多領(lǐng)域中。

電極.線路和接合用金屬納米油墨

バニド-化學(xué)（株）從2008年度開始量產(chǎn)銷售印刷電子用的納米油墨FlowMetalTM，即電極用低粘度金屬納米油墨和接合用高粘度金屬納米油墨。

1電極用金屬納米油墨

バニド-化學(xué)（株）以Ag納米粒子為中心進(jìn)行了以高導(dǎo)電性，低溫?zé)Y(jié)性和各種印刷技術(shù)適應(yīng)性為重點(diǎn)的開發(fā)，表5表示了該公司的金屬納米油墨LowMetalTM序列。以該序列為基礎(chǔ)可以進(jìn)行適合于各種用途和印刷方式的油墨配合的微調(diào)整。該公司已經(jīng)備齊了水系油墨（SW，GW序列）和有機(jī)溶劑系油墨（SR序列）。水系油墨對(duì)操作者或者地球環(huán)境的負(fù)荷極小。在印刷電子產(chǎn)業(yè)中對(duì)工廠設(shè)計(jì)中的限制少，在安全和成本方面有很大的優(yōu)越性。另一方面有機(jī)溶劑系油墨有時(shí)享受不到水系油墨的優(yōu)點(diǎn)，但是可以廣泛適用于水系油墨所不能適應(yīng)的基材，輔助材或者印刷材的范圍。

2接合用金屬納米油墨

金屬納米粒子的熔點(diǎn)由于納米粒子化而下降到室溫程度，但是如果被燒結(jié)則表現(xiàn)出熔點(diǎn)再度上升的不可逆性。利用金屬納米粒子的這種性質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)一般焊料所不可能的，即使在接合溫度以上的溫度下也不能熔解的，具有高耐熱溫度的接合材料。這種性質(zhì)特別適用于汽車前照燈或者家用照明等功率LED或者電動(dòng)車，鐵道，電力設(shè)備和變頻等功率器件那樣的發(fā)熱量大和使用溫度高的用途中。根據(jù)焊料或者導(dǎo)電性粘結(jié)劑中的材料難以獲得高導(dǎo)熱率和低電阻率的觀點(diǎn)來進(jìn)行適合于接合材料的金屬納米粒子的設(shè)計(jì)。圖5表示了使用迄今開發(fā)的接合用Ag納米粒子，接合鍍Au的陶瓷基板的接合部的截面SEM（掃描電子顯微鏡）照片。盡管沒有施加外部壓力而是在大氣氛圍下進(jìn)行，但是接合層內(nèi)部或者截面幾乎看不到空隙，由此可見形成了非常致密的接合層。元素分析結(jié)果表明與上下鍍層之間進(jìn)行了元素相互擴(kuò)散，從而造成了高接合強(qiáng)度。圖6表示了以接合溫度和時(shí)間變量的芯片接合部位的接合強(qiáng)度。190℃可以獲得8MPa的實(shí)用上充分的接合強(qiáng)度，接合溫度越高，短時(shí)間就表現(xiàn)出高接合強(qiáng)度。270℃時(shí)可達(dá)40MPa。這是由于接合溫度越高越容易進(jìn)行元素?cái)U(kuò)散所致。在所有試料中，破壞都是Ag接合層內(nèi)的凝集破壞而非界面的剝離，足以說明元素?cái)U(kuò)散的進(jìn)行。圖7表示了熱循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果。低溫側(cè)固定為-40℃，高溫側(cè)為175℃（圖中的黑色）或者（圖中的白色），低溫側(cè)和高溫側(cè)每30min交互重復(fù)試驗(yàn)，在所有接合條件下都表現(xiàn)出良好的耐熱沖擊性，即使經(jīng)過（400~500）回循環(huán)以后仍然保持著接合強(qiáng)度。由此可見使用金屬納米粒子的接合材料表現(xiàn)出所期待的耐熱性。現(xiàn)在SiC器件的常用溫度和高溫側(cè)250℃的熱循環(huán)試驗(yàn)已在實(shí)施中。表5比較了各種接合材料的特性。由表5可知，Ag納米粒子接合材料表現(xiàn)出焊料或者導(dǎo)電性粘結(jié)劑所不能達(dá)到的體積電阻值或者導(dǎo)熱率。這對(duì)提高器件的散熱性或者可靠性至關(guān)重要。

3Ag納米粒子生成機(jī)理的研究成果

圖8表示了Ag納米粒子生成機(jī)理的研究成果。制作了采用三級(jí)高精度的0.18ms（毫秒）的時(shí)間分辨能力進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量裝置，利用小角X線散射測(cè)量來追蹤Ag納米粒子的粒徑變化。結(jié)果表明某種特定條件下的Ag納米粒子相當(dāng)于由Ag原子13個(gè)組成的Ag13群體（Ag13clusters）經(jīng)過直徑約7nm的群體（Clusters）而形成。6nm的Ag納米粒子經(jīng)過導(dǎo)入期，核生成主導(dǎo)期和粒子成長(zhǎng)期三個(gè)只要過程，在6ms的豐產(chǎn)短的時(shí)間內(nèi)形式。

無須燒結(jié)的Ag納米粒子技術(shù)

無須燒結(jié)的Ag納米粒子技術(shù)是三菱制紙（株）對(duì)年積累的Ag納米粒子技術(shù)和公司擅長(zhǎng)的精密多層涂復(fù)技術(shù)組合而成的。利用印刷法形成電子電路的線路時(shí)，通常印刷Ag納米粒子或者Ag膠以后進(jìn)行（120~200）℃程度的加熱處理。為此不僅需要比較高價(jià)的耐熱性基材，而且加熱處理所需要的時(shí)間稱為提高生產(chǎn)率的主要障礙。無須燒結(jié)的Ag納米粒子技術(shù)可以解決這些課題。無須燒結(jié)的Ag納米粒子技術(shù)大致分為專用Ag納米粒子油墨（照片1）和印刷用專用基材（照片2）的組合或者專用Ag納米粒子油墨和濕式處理技術(shù)的組合兩種類型。另外還在開發(fā)適用于使用脈沖光的光燒結(jié)的Ag納米粒子油墨或者利用UV光的可以導(dǎo)電化的Ag納米粒子油墨，還有采用熱以外的各種方法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電化的Ag納米粒子油墨。

1專用Ag納米粒子油墨

技術(shù)的突破是由于發(fā)現(xiàn)了可以使用Ag納米粒子相互結(jié)合的導(dǎo)電性引發(fā)劑（進(jìn)行化學(xué)燒結(jié)的藥劑）而實(shí)現(xiàn)的。于基材加入導(dǎo)電性引發(fā)劑的基材稱為印刷用專用基材，由外部溶液作用的處理稱為濕式處理技術(shù)。這種導(dǎo)電性引發(fā)劑雖然對(duì)市集的各種Ag納米粒子也有某種程度作用，但是三菱制紙（株）從導(dǎo)電性等觀點(diǎn)出發(fā)開發(fā)了最佳的Ag納米粒子以及專用Ag納米粒子油墨，且已經(jīng)商品化。Ag納米粒子平均粒徑約20nm，如照片3所示的TEM像。由TEM像可知，單分散性不高。專用Ag納米粒子油墨是水系溶劑產(chǎn)品，可以調(diào)整為適合于噴墨印刷用的Ag濃度（15~30）wt%，粘度（3~10）Pa.s和表面張力（25~40）mN/m程度的性狀。現(xiàn)在，安裝壓電頭的家用噴墨打印機(jī)用的油墨，研究開發(fā)用的FUIFILMDimatixInc制DMP-2831型打印機(jī)用的油墨，RolltoRoll型噴墨裝置用來セテ（株）制KJ4型頭用的油墨已經(jīng)序列化。撓性印刷用的專用Ag納米粒子油墨預(yù)計(jì)不久將會(huì)商品化。

2印刷用專用基材

采用專用Ag納米粒子油墨和印刷專用基材的組合時(shí)，由于無須干燥工程和燒結(jié)工程而具有傳統(tǒng)技術(shù)所沒有的以下優(yōu)點(diǎn)。（1）可以使用家庭用噴墨打印機(jī)進(jìn)行試制。（2）利用沒有干燥和燒結(jié)區(qū)域的RolltoRoll型噴墨裝置實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。（3）使用現(xiàn)有撓性印刷機(jī)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。印刷用專用基材上設(shè)置的由復(fù)數(shù)層構(gòu)成的精密涂覆層具有下面的功能。（1）迅速吸收油墨中僅含的溶劑。（2）只在基材表面上致密的堆積Ag納米粒子。（3）基材中含有的導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)劑使Ag納米粒子相互融接。（4）形成具有若干多孔構(gòu)造的Ag膜。（5）賦予基材表面上的耐擦蹭性。利用導(dǎo)電性引發(fā)劑的Ag納米粒子的化學(xué)燒結(jié)只需進(jìn)行10秒左右就會(huì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電性。另外，基材彎曲時(shí)，如果涂層開裂，基材上形成的線路也會(huì)斷線，因此涂覆層應(yīng)該具有柔軟性。另外，利用上述（1）和（2）的功能，專用Ag納米粒子油墨印刷以后只需數(shù)十ms就會(huì)成為與干燥同等的狀態(tài)，因此可以采用家用噴墨打印機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的制造。采用家用噴墨打印機(jī)充填描繪Ag濃度15wt%的專用Ag納米粒子油墨時(shí)，描繪可能的細(xì)線為200m程度。圖形表面電阻為0.15/~0.2/。實(shí)際的量產(chǎn)中適合于采用RolltoRoll型噴墨裝置或者現(xiàn)有撓性印刷機(jī)。由于使用了印刷用專用基材，可以削減新規(guī)設(shè)備中干燥區(qū)域等附屬設(shè)備的成本，提高生產(chǎn)率或者應(yīng)用現(xiàn)有的印刷裝置。尤其是使用噴墨印刷時(shí)，由于是無版印刷，所以適合于多品種小批量生產(chǎn)。另外由于無須制造印刷板的時(shí)間，所以可以大大縮短交貨期。使用專用Ag納米粒子油墨和印刷用專用基材制造諸如天線等導(dǎo)電性圖形時(shí)，由于可以比印刷Ag膠還要廉價(jià)的制造，所以也可以降低成本。印刷用專用基材具有厚度140m的透明PET品和白色PET品，厚度180m的樹脂涂層紙品（用印像紙使用的聚乙烯樹脂涂覆紙）等序列。可以制造寬度約1.5m，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千米的產(chǎn)品，根據(jù)要求可以制造卷狀或片狀進(jìn)行銷售，可以制造厚度可達(dá)300m程度的樹脂涂層紙品，適合于卡片或者電極上的應(yīng)用。

關(guān)于元件安裝，由于不能使用焊接，所以有必要使用電磁結(jié)合，ACF（AnisotropicCouductiveFilm），ACP（AnisotropicConductivePaste）和導(dǎo)電性粘結(jié)劑。照片4表示了采用家用打印機(jī)制成的導(dǎo)電性圖形上使用ACP安裝芯片的應(yīng)用例。使用ACP或者ACF的安裝時(shí)，需要(150~180)℃/(5~10)s程度的加熱，但是由于印刷用專用基材的耐熱性低，所以采用從工具（tool）側(cè)進(jìn)行加熱的方法較好。使用激光進(jìn)行局部加熱時(shí)也可在耐熱性低的樹脂涂層紙型上的安裝。另外近年來開發(fā)了(100~120)℃/(10~20)s程度可以固化的低溫型ACP，可以適合于安裝使用。由于印刷用專用基材上形成的導(dǎo)電性圖形是由Ag構(gòu)成的，如果原封不動(dòng)的暴露于外界大氣中，那么由于大氣中的硫（S）成分而發(fā)生腐蝕，使電阻值升高。為此利用貼壓保護(hù)膜，水性或者UV固化劑等的各種樹脂的涂布等方法使圖形與大氣隔絕。使用Ag納米粒子油墨和印刷專用基材的具體應(yīng)用，例有UHF和HF帶的PFID天線，有機(jī)TFT電極，單純矩陣地顯示電極，大面積供電天線，顯示板用LED基板，接觸傳感器，電子黑幫用的大型觸摸板，薄膜開關(guān)，智能封裝和各種傳感器的電極等。尤其是應(yīng)用于RFID天線時(shí)，對(duì)于用戶的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）天線的庫(kù)存少；（2）天線圖形的試作簡(jiǎn)單；（3）由于可以印刷條形碼而無須入口（Inlet）。用作RFID標(biāo)簽時(shí)，不僅天線和觸點(diǎn)而且印刷設(shè)置的各種表示都可以在印刷專用基材上采用通常的彩色油墨進(jìn)行印刷，因此可以制造天線和各種表示存在于同一面上的RFID標(biāo)簽。

3使用濕式處理技術(shù)的無需燒結(jié)的電子電路形成技術(shù)

當(dāng)專用Ag納米粒子油墨和濕式處理技術(shù)相組合時(shí)，可以在立體形狀，玻璃和各種基材等任意基材上形成電子電路。專用Ag納米粒子油墨隨著基材的不同而有必要特別供應(yīng)，體積電阻率為20萬cm以下。使用濕式處理的具體應(yīng)用有RFID天線，TFT的電極，各種顯示的電極和線路，觸摸板的周邊電極，薄膜開關(guān)，各種傳感器的電極和各種電子元件的電極等。作為濕式處理的實(shí)際實(shí)施形狀，在卷式生產(chǎn)的情況下，印刷和干燥電子電路的線路以后，浸漬于濕式處理液槽中，接著浸漬于水洗槽中，涂去殘存在表面上的導(dǎo)電性引發(fā)劑。如果是單個(gè)元件最好進(jìn)行間隙處理，如果是薄片處理也可以浸漬于槽中。利用噴墨或者狹縫（SlitDie）的涂覆也是較好的方法之一。含有導(dǎo)電性引發(fā)劑的濕式處理液是安全的水體系，不含有關(guān)系到排水規(guī)則的物質(zhì)。

納米粒子范文第3篇

SymbolDA@ D）與Hg2+的濃度成正比。檢出Hg2+的線性范圍為0.1 nmol/L～5 μmol/L，檢出限達(dá)0.1 nmol/L。湖水及礦泉水兩種水樣加標(biāo)實(shí)驗(yàn)表明本方法能夠用于實(shí)際水樣中Hg2+的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞 汞離子； 動(dòng)態(tài)光散射（DLS）； 汞離子適配體（Aptamer）； 金納米粒子

1 引 言

作為全球性環(huán)境污染物，汞具有致畸、致癌作用，是蓄積性毒物，對(duì)人體健康危害嚴(yán)重[1]。常用的汞檢測(cè)方法有冷原子吸收光譜法（CAAS）[2]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP MS）[3]、冷原子熒光光譜法（CAFS）[4]等，這些方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，缺點(diǎn)是均依賴大型儀器，成本比較高，需要熟練的操作人員，預(yù)處理過程繁瑣耗時(shí)，不能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)中高效低成本的需要。

近年研究發(fā)現(xiàn)，Hg2+能介導(dǎo)胸腺嘧啶（T）配對(duì)，形成穩(wěn)定的T Hg2+ T特異性結(jié)構(gòu)[5]。金納米粒子（GNPs）具有較高的摩爾消光系數(shù)，大的比表面積，與粒子形狀、大小、聚集程度以及粒子之間距離相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)等特點(diǎn)[6]，可設(shè)計(jì)一系列生化反應(yīng)以改變GNPs間的距離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)物質(zhì)的檢測(cè)。可將GNPs的光學(xué)特性和T Hg2+ T特異性結(jié)構(gòu)相結(jié)合用于檢測(cè)Hg2+＼[7，8]，該類方法的特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單。

動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)（Dynamic light scattering， DLS），是指通過測(cè)量樣品散射光強(qiáng)度變化得出樣品顆粒大小信息的一種技術(shù)。這種方法測(cè)量過程不干擾樣品本身的性質(zhì)，能夠反映出溶液中樣品分子的真實(shí)狀態(tài)，測(cè)量過程迅速，檢測(cè)靈敏度高，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)樣品的動(dòng)態(tài)變化。目前，這種方法已經(jīng)被應(yīng)用于檢測(cè)金屬離子[9，10]和癌癥標(biāo)記物[11]等。本研究結(jié)合GNPs的光學(xué)特性和T Hg2+ T特異性結(jié)構(gòu)，運(yùn)用DLS的方法檢測(cè)溶液中的Hg2+，比文獻(xiàn)＼[7]靈敏度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)，且方法具有較好的選擇性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

Zetasizer Nano ZS 90動(dòng)態(tài)光散射粒度儀（DLS，英國(guó)Malvern公司）用于測(cè)量粒子的水合粒徑，實(shí)驗(yàn)操作條件為：溫度25 ℃，散射角度90°，激光器波長(zhǎng)633 nm； Mini 1240型紫外 可見分光光度計(jì)（日本Shimadzu公司）； iCAP 6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP AES， 美國(guó)Thermo公司）； H600型透射電子顯微鏡（TEM，日本Hitachi公司）。氯金酸（HAuCl4?3H2O，Sigma Aldrich公司）。DNA（上海生工生物工程有限公司），Hg2+ aptamer（Probe DNA）序列如下：5′ TTTCTTCTTTCTTCCCCCCTTGTTTGTTGTTT 3′，對(duì)照DNA（Control DNA）序列如下：5′ AAACGGCAAAACATCCCCCCAAGTAAGAAGAAA 3′[12]，DNA的濃度由260 nm處測(cè)得的紫外吸光度確定，其消光系數(shù)等于鏈中所含各堿基的摩爾消光系數(shù)之和。4 羥乙基哌嗪乙硫磺酸（HEPEs，北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限責(zé)任公司），乙二胺四乙酸二鈉鹽（EDTA），NaCl，NaOH，Al2（SO4）3?18H2O，MgCl2?6H2O，CaCl2，BaCl2?2H2O，ZnCl2，CuSO4?5H2O，CoCl2?6H2O，3CdSO4?8H2O，F(xiàn)e2（SO4）3，Pb（CH3COO）2，Hg（NO3）2?H2O及其它實(shí)驗(yàn)用試劑均為分析純?cè)噭?gòu)于北京化工廠。實(shí)驗(yàn)用水為Milli Q （18.2 MΩ cm）超純水。

2.2 金納米粒子的制備

按照Frens Turkevich方法[13，14]合成金納米粒子。取100 mL 超純水置于250 mL三頸瓶中，冷凝回流及磁力攪拌下油浴加熱至沸騰；取1% 氯金酸溶液2 mL加入到三頸瓶中，溶液變?yōu)闇\黃色。在氯金酸的沸騰溶液中，迅速加入1% 檸檬酸鈉溶液8 mL，溶液顏色先變?yōu)樯n白色，隨后變?yōu)樗{(lán)色，最后變?yōu)樯罴t色。繼續(xù)攪拌加熱30 min，緩慢冷卻至室溫，置于細(xì)口瓶中備用。

2.3 金屬離子檢測(cè)

將4 μL 10 μmol/L Probe DNA先與180 μL含有不同濃度Hg2+的HEPEs緩沖溶液（100 mmol/L，pH 7.43）反應(yīng)30 min，加入200 μL GNPs繼續(xù)反應(yīng)10 min后，加入適量NaCl溶液，使溶液的總體積為400 μL， NaCl最終濃度為100 mmol/L。加入NaCl 3 min后測(cè)GNPs水合粒徑。以相同濃度的Control DNA與Hg2+作用為對(duì)照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次。

2.4 EDTA恢復(fù)實(shí)驗(yàn)

將4 μL 10 μmol/L Probe DNA與180 μL 500 nmol/L Hg2+反應(yīng)30 min，再加入不同濃度的EDTA及3 μL 1 mmol/L NaOH溶液反應(yīng)30 min，繼續(xù)加入200 μL GNPs反應(yīng)10 min后，加入適量NaCl溶液，使NaCl的最終濃度為100 mmol/L，溶液的總體積為400 μL。加入NaCl 3 min后測(cè)GNPs水合粒徑。

3 結(jié)果與討論

3.1 金納米粒子的表征

紫外可見吸收光譜法測(cè)得所合成的GNPs的最大吸收峰為520 nm，GNPs粒徑的TEM表征結(jié)果為（14.0±1.5） nm，DLS表征結(jié)果為（24.2±0.5） nm。因?yàn)镈LS測(cè)得的是GNPs的水合粒徑，TEM則直接測(cè)得金核的大小，所以DLS的表征結(jié)果高于TEM的表征結(jié)果[15]。

3.2 檢測(cè)原理

Fig.1 Schematic representation of label free gold nanoparticles （GNP） based dynamic light scattering （DLS） assay for Hg2+ detection并且取決于Probe DNA的構(gòu)象和方位性。由于GNPs的靜電吸引力，Probe DNA發(fā)生瞬間結(jié)構(gòu)變化，堿基朝著GNPs，不可逆的吸附在GNPs上。因Probe DNA分子間的靜電排斥作用，在較高離子強(qiáng)度時(shí)，GNPs依然能夠保持單分散狀態(tài)，此時(shí)測(cè)得的GNPs水合粒徑以D0表示。當(dāng)溶液中存在Hg2+時(shí)，由于Hg2+和Probe DNA介導(dǎo)配對(duì)形成T Hg2+ T特異性結(jié)構(gòu)的能力大于Probe DNA與GNPs之間的作用力，從而導(dǎo)致Probe DNA自身彎折形成雙鏈結(jié)構(gòu)，從GNPs表面脫離，在較高離子強(qiáng)度下，無保護(hù)的GNPs易發(fā)生團(tuán)聚，使GNPs的水合粒徑變大[16，17]，此時(shí)測(cè)得的GNPs水合粒徑以D表示。Hg2+ aptamer與Hg2+間特定專一的相互作用，使得本方法具有良好的選擇性。

3.3 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

為獲得最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，考察了溶液pH值，Probe DNA濃度，NaCl濃度以及Hg2+與Probe DNA孵育時(shí)間對(duì)Hg2+檢測(cè)結(jié)果的影響。以GNPs水合粒徑的

SymbolDA@ D值（

SymbolDA@ D=D-D0）作為考察體系聚集程度的標(biāo)準(zhǔn)。如圖2所示，在pH 7.43，Probe DNA濃度為110 nmol/L，NaCl濃度為100 mmol/L，Hg2+與Probe DNA孵育時(shí)間為30 min時(shí)，

SymbolDA@ D值最大。以后的Hg2+檢測(cè)實(shí)驗(yàn)均在此優(yōu)化條件下進(jìn)行。

圖2 （a）不同pH值，（b）不同Probe DNA濃度，（c）不同NaCl濃度，和（d）不同的Hg2+與Probe DNA孵育時(shí)間對(duì)

SymbolDA@ D的影響

SymbolDA@ D與Hg2+濃度關(guān)系曲線，插圖為Hg2+濃度校正曲線

Fig.3 Plot of

SymbolDA@ Dand concentration of Hg2+. The inset is the calibration curve for Hg2+

3.4 Hg2+的測(cè)定

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)Hg2+進(jìn)行了檢測(cè)，如圖3所示。隨著Hg2+的濃度變大，

SymbolDA@ D值逐漸增大。以Hg2+濃度的對(duì)數(shù)與

SymbolDA@ D作圖，得到Hg2+濃度校正曲線。線性范圍為0.1 nmol/L～5 μmol/L，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.99。方法的檢出限0.1 nmol/L（3S，S為對(duì)照實(shí)驗(yàn)經(jīng)20次測(cè)量得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差）[18]遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織（WHO）和美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）規(guī)定的飲用水中Hg2+含量標(biāo)準(zhǔn)2.0 μg/L（10 nmol/L）及6.0 μg/L（30 nmol/L）[19，20]，說明本方法滿足對(duì)實(shí)際水樣中Hg2+的檢測(cè)要求。

圖4為在不同濃度的Hg2+存在下GNPs的TEM圖。溶液中不存在Hg2+時(shí)， GNPs呈單分散狀態(tài)（圖4a）； 1 nmol/L Hg2+存在時(shí)， 有明顯的聚集體形成（圖4b）； 隨著Hg2+濃度增大， GNPs聚集程度逐漸增加（圖4c，4d）。 TEM表征結(jié)果證明Hg2+的存在引起了GNPs聚集。這與DLS的表征結(jié)果一致。

圖4 （a） 0，（b） 1，（c） 10，和（d） 100 nmol/L Hg2+存在下GNPs的TEM表征圖

Fig.4 TEM micrographs of GNPs in the presence of （a） 0， （b） 1， （c） 10， and （d） 100 nmol/L Hg2+， respectively

3.5 EDTA恢復(fù)實(shí)驗(yàn)

向溶液中依次加入EDTA和NaOH，如圖5所示，

SymbolDA@ D值顯著降低。這是因?yàn)樵趬A性條件下，EDTA作為強(qiáng)的金屬離子螯合劑，能夠與Hg2+配位形成更加穩(wěn)定的配合物，破壞了T Hg2+ T特異結(jié)構(gòu)，從而使Probe DNA恢復(fù)自由狀態(tài)并與GNPs作用，使GNPs在較高離子強(qiáng)度下保持單分散狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，由于Hg2+與其適配體的特異性結(jié)合而使GNPs失去Probe DNA的保護(hù)，在較高離子強(qiáng)度下發(fā)生聚集，GNPs水合粒徑變大。

3.6 方法選擇性的考察

3.7 實(shí)際水樣中Hg2+的檢測(cè)

為了證明本方法的實(shí)用性，使用本方法對(duì)某湖水和礦泉水兩種水樣進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)。使用0.22 μm濾膜處理湖水樣品。結(jié)果如表1所示，檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP AES）所測(cè)數(shù)據(jù)有很好的一致性，證明本方法能應(yīng)用于實(shí)際水樣中Hg2+的檢測(cè)。本方法具有簡(jiǎn)單、選擇性好、靈敏度高和較寬線性范圍等優(yōu)點(diǎn)。

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納米粒子范文第4篇

關(guān)鍵詞 微乳電動(dòng)色譜； 大豆磷脂； 保留因子； 線性溶劑化能量關(guān)系

1 引 言

微乳電動(dòng)色譜（Microemulsion electrokinetic chromatography， MEEKC）是使用微乳作為分離介質(zhì)的電泳技術(shù)， 具有分離效率高、適用范圍廣和樣品消耗少等優(yōu)勢(shì)， 已廣泛應(yīng)用于分離科學(xué)領(lǐng)域[1，2]。中性物質(zhì)在MEEKC系統(tǒng)中依據(jù)其在水相和假固定相（微乳液滴）的分配系數(shù)不同而實(shí)現(xiàn)分離， 而帶電物質(zhì)除了在兩相間的分配系數(shù)不同外， 還有物質(zhì)間的靜電作用。MEEKC的選擇性通過假固定相的改變實(shí)現(xiàn)， 不同的表面活性劑、油相、助表面活性劑和有機(jī)改性劑的加入都會(huì)改變微乳對(duì)分離物的選擇性。盡管MEEKC的應(yīng)用已有20余年， 已有許多關(guān)于微乳體系構(gòu)成的報(bào)道[3]， 但最常用的仍是以十二烷基硫酸鈉（Sodium dodecyl sulfate， SDS）作為表面活性劑制備的微乳。Lucangioli等[4，5] 最初將磷脂類生物表面活性劑引入MEEKC體系中， 并將其應(yīng)用于免疫抑制劑倍他米松及其衍生物的正辛醇/水分配系數(shù)（nOctanol/water partition coefficient， lgP）測(cè)定， 發(fā)現(xiàn)用磷脂類生物表面活性劑制備的微乳體系預(yù)測(cè)以上藥物的lgP值更準(zhǔn)確。但是該研究?jī)H檢測(cè)了4種藥物， 且未見應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行其它藥物集合lgP值測(cè)定的報(bào)道， 因此磷脂類微乳電動(dòng)色譜體系提高藥物lgP值預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的結(jié)論尚不十分肯定。磷脂類微乳與其它構(gòu)成的微乳體系是否存在保留機(jī)制的差別也未見報(bào)道。

線性溶劑化能量關(guān)系（Linear solvation energy relationship， LSER）模型廣泛用于各種色譜體系的溶質(zhì)保留機(jī)制研究[6～8]以及正辛醇水分配系數(shù)[7]和藥物體內(nèi)透膜過程的預(yù)測(cè)[9，10]。通過方程系數(shù)間的比較， 可以發(fā)現(xiàn)不同分配體系的相似性， 選擇合適的色譜體系用于藥物膜通透性的篩選[7，11]。本研究采用LSER模型， 對(duì)應(yīng)用大豆磷脂制備的微乳體系進(jìn)行MEEKC分離時(shí)的溶質(zhì)保留機(jī)制進(jìn)行研究， 比較了不同磷脂構(gòu)成比、不同油相及油相含量對(duì)LSER方程系數(shù)的影響， 同時(shí)將磷脂微乳體系與其它表面活性劑構(gòu)成的微乳或膠束體系進(jìn)行了比較， 擬闡明磷脂類成分和油相組分在微乳分離體系中的作用， 為進(jìn)一步應(yīng)用磷脂類微乳電動(dòng)色譜體系進(jìn)行藥物膜通透性的預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

Beckman P/ACE MDQ毛細(xì)管電泳儀、DAD檢測(cè)器（美國(guó)Beckman公司）；彈性石英毛細(xì)管柱（河北永年光導(dǎo)纖維廠， 60 cm×50 μm， （id）， 有效長(zhǎng)度50 cm）；Malvern Zetasizer Nano ZS90型激光粒度散射儀（英國(guó)Malvern公司）；KQ3200B型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；BP211D電子分析天平（德國(guó)賽多利斯公司）； pH3C型pH計(jì)（上海雷磁儀器廠）

十二烷基硫酸鈉（石家莊市拜昂生物技術(shù)有限公司）；聚凝胺（PB， 美國(guó)Sigma公司）；葡聚糖硫酸鹽（DS， 美國(guó)Sigma公司）；大豆磷脂（注射級(jí)， 上海太偉藥業(yè)股份有限公司）；膽酸鈉（美國(guó)Sigma公司， BioXtra ≥ 99%）；脫氧膽酸鈉（SigmaAldrich 公司）；十七氟辛烷磺酸四乙基銨鹽（Aldrich 公司）；十六烷三甲基溴化銨、十二烷基苯（Sigma公司）；肉豆蔻酸異丙酯（上海源葉生物科技有限公司）；正丁醇、正辛醇、正庚烷（分析純， 天津市永大化學(xué)試劑有限公司）；全氟辛基磺酸鉀（Aldrich 公司）；二甲基亞砜（DMSO， 分析純， 天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司）；甲醇（色譜純， 天津市康科德科技有限公司）；實(shí)驗(yàn)用水為某品牌純凈水。

待測(cè)化合物見表1， 其中間二甲苯、對(duì)二甲苯由河北科技大學(xué)提供， 其余均由河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院提供。

2.2 微乳和化合物儲(chǔ)備液的制備

優(yōu)化的微乳處方構(gòu)成見表2。稱取適量的表面活性劑于密封性容器內(nèi)， 用水相（20 mmol/L NaH2PO4）溶解， 依次加入助表面活性劑、油相， 混勻、超聲30 min， 室溫靜置（12 h 以上）至微乳溶液搖晃后仍澄清， 表明形成穩(wěn)定微乳， 最后用飽和NaOH調(diào)至所需pH值， 備用， 使用前用0.45 μm濾膜過濾。

根據(jù)Vitha等[12]對(duì)建立溶劑化方程的溶質(zhì)集合篩選提出的指導(dǎo)原則， 共收集了26個(gè)具有不同結(jié)構(gòu)特征的小分子中性化合物及其Abraham分子描述符（見表1）， 分別用甲醇溶解， 配制成3～100 mg/mL儲(chǔ)備液， 進(jìn)樣前用微乳液稀釋至0.1～3 mg/mL。

1 mL微乳液中加入6 μL苯甲酰胺甲醇溶液（30 mg/mL）、6 μL鄰甲苯胺甲醇溶液（100 mg/mL）、4 μL 2萘酚甲醇溶液（100 mg/mL）和6 μL 電滲流標(biāo)記物DMSO、4 μL 微乳標(biāo)記物十二烷基苯， 作為標(biāo)準(zhǔn)混合液。

2.3 保留因子的測(cè)定

2.3.1 毛細(xì)管預(yù)處理 （1）毛細(xì)管活化 用甲醇沖洗新管3 min， 再依次用水沖洗0.5min、 0.1 mol/L HCl 沖洗15 min、水沖洗0.5 min、1 mol/L NaOH 沖洗15 min。（2）毛細(xì)管涂層 毛細(xì)管活化后靜置30 min， 先用5% PB溶液沖洗20 min， 靜置20 min后， 再用3%DS溶液沖洗20 min， 靜置30 min， 使用前用水沖洗5 min即可。

2.3.2 測(cè)定條件 毛細(xì)管柱總長(zhǎng)度60 cm（有效長(zhǎng)度50 cm， 內(nèi)徑50 μm）， ±20 kV恒壓分離， 檢測(cè)波長(zhǎng)208 nm， 壓力進(jìn)樣（0.8 psi， 8 s）， 柱溫25℃。

2.3.3 不同MEEKC體系下保留因子的測(cè)定與計(jì)算 陰離子型微乳（表2中ME1ME16）采用+20 kV電壓， 陽離子型微乳（表2中ME17）采用20 kV電壓分離， 柱溫25℃。保留因子k按下式計(jì)算 [13]：

2.3.4 保留因子與Abraham描述符間LSER的建立 LSER理論是基于腔穴模型， 解釋溶質(zhì)在兩相間轉(zhuǎn)移[14]， LSER方程一般描述如下：

SP作為給定系統(tǒng)的一種溶劑化性能， 例如溶劑的保留行為的對(duì)數(shù)（lgk）、正辛醇/水分配系數(shù)（lgP）、穩(wěn)態(tài)血腦藥物濃度比（lgB）等；方程中的大寫字母是Abraham溶質(zhì)描述符， E表示摩爾折射率， S表示溶質(zhì)偶極/極化率， B和A分別表示有效氫鍵堿度和酸度， V代表特征體積；小寫字母 e， s， a， b和v是通過多元線性回歸得到的各個(gè)變量的系數(shù)， 反映了給定系統(tǒng)的性質(zhì)即溶劑化參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)大小， 其中e代表分配系統(tǒng)中的溶質(zhì)分子與溶劑的π或n電子的作用；s反映系統(tǒng)兩相間的偶極/極化率；b和a分別代表系統(tǒng)的有效氫鍵堿度和酸度；v代表系統(tǒng)的空穴的形成能力或內(nèi)聚能；常數(shù)c是方程的截距， 由溶質(zhì)和系統(tǒng)間恒定的相互作用產(chǎn)生， 如相體積比。

本研究將不同微乳體系下測(cè)得的26個(gè)化合物的保留因子（lgk）與Abraham描述符間建立了LSER方程。

3 結(jié)果與討論

3.1 微乳體系構(gòu)成

通過改變表面活性劑及油相的種類和濃度制備的穩(wěn)定微乳處方組成見表 2。

文獻(xiàn)[15]報(bào)道， 制備微乳時(shí)各組分的加入順序會(huì)影響微乳的形成， 但是本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 超聲和靜置有助于微乳的形成， 即使改變組分的加入順序， 仍能夠形成穩(wěn)定的微乳體系。微乳制備和保存都應(yīng)在密封的容器內(nèi)進(jìn)行， 以防止油相和丁醇等成分的揮發(fā)影響微乳的構(gòu)成。運(yùn)行MEEKC時(shí)， 洗脫時(shí)間窗口的大小與微乳中助表面活性劑及表面活性劑的濃度相關(guān)， 本研究控制時(shí)間窗都在20 min以上， 以保證洗脫窗內(nèi)能夠容納較多的溶質(zhì)。

3.2 微乳穩(wěn)定性

通過外觀、粒徑和電位變化考察了微乳的穩(wěn)定性， 部分檢測(cè)結(jié)果見表3。從表中粒徑和Zeta電位值可知， 微乳室溫存放30天， 粒徑和表面電位無明顯變化。

3.3 溶質(zhì)保留時(shí)間和保留因子重現(xiàn)性

以ME5櫚綞色譜流動(dòng)相， 用標(biāo)準(zhǔn)混合液進(jìn)樣， 考察動(dòng)態(tài)涂層條件下溶質(zhì)保留時(shí)間的重復(fù)性， 圖1是典型的色譜圖。結(jié)果表明， 應(yīng)用文獻(xiàn)[16]報(bào)道的涂層方法（見2.3.1節(jié)毛細(xì)管涂層）， 使用同批次微乳液， 連續(xù)測(cè)定3天， 總進(jìn)樣60針（每針運(yùn)行時(shí)間在20 min以上）， 化合物的遷移時(shí)間RSD

3.4 不同微乳體系下的LSER方程

收集26個(gè)不同結(jié)構(gòu)的小分子中性化合物， 以表2中的微乳體系作為分離介質(zhì)， 測(cè)定溶質(zhì)的保留因子， 用SPSS 19.0進(jìn)行保留因子與溶質(zhì)描述符間的多元線性回歸， 建立LSER方程， 結(jié)果見表5。

總體上看， 實(shí)驗(yàn)中得出的各個(gè)微乳電動(dòng)色譜體系的LSER方程系數(shù)都比較接近， 其中v和b的系數(shù)絕對(duì)值較大， 表明溶質(zhì)的體積和氫鍵堿性對(duì)溶質(zhì)保留貢獻(xiàn)較大。 v絕對(duì)值較大表明體系中油滴形成腔穴對(duì)溶質(zhì)保留所需能量低于水相； b值為負(fù)值表明微乳氫鍵堿性小于緩沖液， 隨著溶質(zhì)氫鍵堿性的增加將不利于溶質(zhì)進(jìn)入假固定相中。 a值在各體系LSER方程中大部分為負(fù)值且接近于0， 表明溶劑氫鍵受體能力在油水兩相間的性能相似； s和 e的絕對(duì)值較小， 表明在溶質(zhì)保留機(jī)制中偶極/極化率和溶質(zhì)分子與溶劑的π或n電子的作用較弱[7，17]。

微乳相對(duì)于膠束溶液來說， 主要不同在于加入了助表面活性劑和油相[18]， 本研究系統(tǒng)比較了不同油相種類和含量對(duì)體系特征的影響。從表5中ME1～ME3， ME4～ME6體系的LSER方程可見， 在其它組成不變的情況下， 庚烷從0到1.0%， 辛醇從0到1.5%， LSER系數(shù)沒有明顯變化。 從ME2， ME5， ME7的方程系數(shù)可見， 不同油相種類（庚烷、辛醇、IPM）對(duì)體系特征也無影響。這些結(jié)果表明油相對(duì)MEEKC測(cè)定中性化合物的分離選擇性沒有明顯影響。若待測(cè)化合物有一定的解離性， 則其分離選擇性可能與油相有關(guān)[2]。助表面活性劑一般為短鏈醇， 它的加入可以改變微乳液滴的表面電荷密度和微乳結(jié)構(gòu)的剛性， 有利于溶質(zhì)的溶解和洗脫[10]。

表面活性劑的種類直接影響微乳的表面特性。SDS是MEEKC系統(tǒng)常用的表面活性劑， 本實(shí)驗(yàn)對(duì)以大豆磷脂和碳氟表面活性劑作為表面活性劑的新型微乳體系的溶劑化特征進(jìn)行了研究（ME1， ME4， ME8， ME17）。結(jié)果表明， 大豆磷脂的加入， 沒有改變微乳體系的基本特征。而據(jù)文獻(xiàn)[19，20]報(bào)道， 在碳氟表面活性劑構(gòu)成的膠束溶液中， 因碳原子上的所有氫原子被氟原子取代， 在溶質(zhì)分配行為中氫鍵酸度作用貢獻(xiàn)增加， 甚至強(qiáng)于氫鍵堿度， 與SDS膠束體系中氫鍵酸度貢獻(xiàn)很小的結(jié)果顯著不同。但本研究未得到一致結(jié)果， 在PFOSK或PFOSNH4形成的微乳體系中， 依然是氫鍵堿度的作用突出。這可能是因?yàn)楸狙芯縋FOSK或PFOSNH4體系中加入了SDS、SDC和丁醇等， 而SDS和SDC的氫鍵堿度作用貢獻(xiàn)較大。

此外， 本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)， 陽離子型表面活性劑CTAB建立的MEEKC體系的LSER方程系數(shù)與陰離子型表面活性劑構(gòu)成MEEKC體系（ME1ME9）相比也無較大差異， 表明微乳液滴只是作為一個(gè)相對(duì)于水相極性較弱的假固定相， 其表面電荷性質(zhì)不影響中性化合物的分離選擇性。

3.5 與文獻(xiàn)報(bào)道的其它色譜系統(tǒng)的比較

其它應(yīng)用LSER模型研究溶質(zhì)保留機(jī)制的色譜系統(tǒng)有磷脂膜色譜、膠束、微乳電動(dòng)色譜系統(tǒng)等[21～27]， 本研究應(yīng)用Lázaro 等提出的矢量距離法[28]比較了所建新型MEEKC系統(tǒng)與其它色譜系統(tǒng)間的接近程度。距離參數(shù)d的計(jì)算方法如下方程：

其中， p代表v， s， e， b， a中的任一系數(shù)， u代表標(biāo)準(zhǔn)化， i和j指待比較的兩系統(tǒng)。本研究建立的體系與文獻(xiàn)[13～19]報(bào)道的常見系統(tǒng)的比較見表6。

根據(jù)文獻(xiàn)[6，29]報(bào)道， 系統(tǒng)間的距離d

4 結(jié) 論

對(duì)于本研究測(cè)定的中性化合物， 無論是在大豆磷脂、SDS、CTAB， 是碳氟類表面活性劑制備的微乳電動(dòng)色譜中， 所得保留因子的LSER方程的基本特征相似， 都是v和b較大， 即溶質(zhì)的體積和氫鍵堿度對(duì)其在微乳中的保留影響較大， 前者利于保留， 后者減弱保留。各體系之間距離也非常接近， 說明表面活性劑類型和油相組成對(duì)中性溶質(zhì)在微乳體系中的保留選擇性均無明顯影響。若不考慮油相對(duì)微乳液滴剛性結(jié)構(gòu)的影響， 微乳體系或許可以稱為助表面活性劑修飾的膠束體系。

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納米粒子范文第5篇

關(guān)鍵詞 水滑石復(fù)合納米材料； 阻抗型； 核酸適配體傳感器； 凝血酶

1 引 言

凝血酶是人體內(nèi)不可或缺的一種生理蛋白酶，具有快速止血的作用，能使血漿內(nèi)的纖維蛋白原從可溶性轉(zhuǎn)變成不溶性。在傷口愈合、凝血等病理和生理過程中扮演著關(guān)鍵的角色，故對(duì)凝血酶的測(cè)定在臨床應(yīng)用和病理分析上具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1，2]。核酸適配體是由指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（SELEX）篩選產(chǎn)生的單鏈DNA或RNA，能與蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸和生物小分子等物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合。以核酸適配體與凝血酶的特異性結(jié)合為基礎(chǔ)構(gòu)建的測(cè)定凝血酶的核酸適配體傳感器的研究十分活躍，已有采用不同的檢測(cè)方法如電化學(xué)[3，4]、熒光[5]、電化學(xué)發(fā)光[6]和表面等離子體共振[7]等檢測(cè)凝血酶的報(bào)道。其中，電化學(xué)檢測(cè)方法中的電化學(xué)阻抗技術(shù)具有靈敏度高、簡(jiǎn)單、非標(biāo)記等優(yōu)點(diǎn)，近年來，電化學(xué)阻抗型核酸適配體傳感器的研究備受關(guān)注。在這些研究中，為了提高電化學(xué)阻抗型核酸適配體傳感器的靈敏度，納米材料，如金納米粒子（GNPs）[8]、碳納米管[9]、石墨烯[10]和石墨烯-金納米粒子復(fù)合材料[11]等，常作為固定化適配體的基材，復(fù)合納米材料兼具幾種組成材料的優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)一步提高傳感器的性能，本實(shí)驗(yàn)將水滑石-金納米粒子復(fù)合材料為固定化適配體的基材。

層狀雙金屬氫氧化物（Layered double hydroxides，LDH）被稱為類水滑石化合物，是由二價(jià)和三價(jià)金屬離子組成的金屬氫氧化物，及層與層間填充的陰離子而構(gòu)成的一類無機(jī)層狀化合物，具有離子交換性能好、表面積大、生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)[12，13]。利用水滑石帶正電荷的特點(diǎn)可以將帶負(fù)電荷的核酸適配體靜電吸附在其表面，進(jìn)而將核酸適配體固定在電極上[14，15]。

金納米粒子因其對(duì)生物分子具有良好的結(jié)合能力及其自身的高負(fù)載能力、較高的比表面積和催化活性，用它來構(gòu)建生物傳感器可提高靈敏度和穩(wěn)定性，已被廣泛應(yīng)用于制備電化學(xué)生物傳感器[16]。

鑒于以上物質(zhì)特性，金納米粒子具有比表面積大和導(dǎo)電性好的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)適配體的固載量和傳感器的靈敏度均會(huì)有所提高。將金納米粒子引入到水滑石中形成復(fù)合納米材料，金納米粒子一方面可提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性，有利于電化學(xué)測(cè)試，另一方面可有效增大復(fù)合材料的比表面積，進(jìn)而增大適配體的固載量。利用復(fù)合納米材料中金納米粒子的比表面積大和導(dǎo)電性好與水滑石由高的電荷密度而引起的強(qiáng)吸附性的協(xié)同作用，將大量適配體固定在電極表面，可有效提高傳感器的性能。該復(fù)合納米材料的制備方法有化學(xué)合成法[17～20]和電化學(xué)沉積法[21，22]兩種，而用簡(jiǎn)單的一步法電化學(xué)沉積LDH-GNPs復(fù)合納米材料，將其作為固定適配體的基質(zhì)，在核酸適配體生物傳感器中尚未見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)采用一步法，在基礎(chǔ)電極表面電化學(xué)合成制備CoAl LDH與GNPs的復(fù)合納米材料，靜電吸附核酸適配體后，以牛血清蛋白（BSA）封閉電極表面的空白位點(diǎn)，即可構(gòu)建此生物傳感器，最后采用電化學(xué)阻抗用于凝血酶的分析檢測(cè)，傳感器的檢測(cè)原理示意圖如圖1所示。結(jié)果表明，采用本方法構(gòu)建的傳感器測(cè)定凝血酶，檢出限低，穩(wěn)定性良好。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

電化學(xué)工作站CHI660C（上海辰華儀器公司）；三電極體系（鉑電極對(duì)電極， Ag/AgCl/KCl（飽和）參比電極，玻碳電極為工作電極）。JEM-2100型透射電子顯微鏡和 JSM-6701F型掃描電子顯微鏡（日本電子（JEOL）公司）。

凝血酶適配體（Apt，5′-HS-（CH2）6-CCA ACG GTT GGT GTG GTT GG-3′）[23]、凝血酶適配體互補(bǔ)序列（C-Apt，5′-CC AAC CAC ACC AAC CGT TGG-3′）和雙酚A適配體（BPA-Apt，5′-CCG GTG GGT GGT CAG GTG GGA TAG CGT TCC GCG TAT GGC CCA GCG CAT CAC GGG TTC GCA CCA-3′），均購(gòu)于生工生物工程（上海）有限公司；人的凝血酶（THR，北京鼎國(guó)昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司）；牛的凝血酶（B-THR， 沈陽拜英生物技術(shù)有限公司）；牛血清白蛋白（BSA，上海晶純實(shí)業(yè)有限公司）；氯金酸（HAuCl4，上海試劑一廠）；辣根過氧化物酶（HRP，上海三杰生物技術(shù)有限公司）；腺苷（AD，Sigma Aldrich公司）；牛血清（浙江天杭生物科技有限公司），使用時(shí)稀釋50倍。

2.2 溶液的配制

凝血酶適配體序列為SELEX法篩選獲得，凝血酶適配體以TE（20 mmol/L Tris-HCl，5 mmol/L KCl，1 mmol/L CaCl2，1 mmol/L MgCl2，1mmol/L EDTA，pH 7.4）緩沖溶液配成1 μmol/L的儲(chǔ)備液[23]，于4℃保存。

各濃度凝血酶溶液及1 mg/mL牛血清蛋白溶液均以0.2 mol/L PBS緩沖溶液（pH 6.8）配制而成，于4℃保存。

2.3 修飾電極的制備

將玻碳電極（GCE）用0.05 μm Al2O3粉拋光，接著依次用無水乙醇和去離子水超聲洗滌干凈，再在0.5 mol/L H2SO4溶液中于 0.3～1.5 V下掃描活化。參照文獻(xiàn)[21，24，25]，將預(yù)處理過的GCE于新配的0.03 mol/L Co（NO3）2、0.01 mol/L Al（NO3）3、0.3 mol/L KNO3、0.1 mol/L KCl和2 mmol/L HAuCl4混合液中，恒電位0.9 V條件下沉積60 s，即得金納米粒子與水滑石的復(fù)合納米材料，為GCE/LDH-GNPs。將此電極置于1 μmol/L 凝血酶適配體中12 h，1 mg/mL BSA中浸泡40 min，制得GCE/LDH-GNPs/Apt/BSA修飾電極。

GCE/LDH-GNPs修飾電極制備方法同上，將制好的電極用去離子水沖洗干凈，于室溫下晾干即可。用SEM表征。

2.4 電化學(xué)檢測(cè)方法

對(duì)置于K3[Fe（CN）6]溶液中的GCE/LDH-GNPs/Apt/BSA修飾電極掃描，得到空白電阻（Ret0），洗凈電極吹干后置于THR培養(yǎng)孵育40 min，再用電化學(xué)阻抗（EIS）掃描得到阻抗Ret，凝血酶的檢測(cè)是基于傳感器的阻抗響應(yīng)ΔRet （ΔRet=Ret-Ret0）。

本實(shí)驗(yàn)的測(cè)定均采用三電極體系：電化學(xué)核酸適配體所組裝的電極為工作電極，Ag/AgCl/KCl（飽和）作為參比電極，鉑電極為對(duì)電極。實(shí)驗(yàn)過程均在室溫25 ℃條件下進(jìn)行。

在含0.1 mol/L KCl的5 mmol/L K3[Fe（CN）6]/K4[Fe（CN）6]（ 1∶1， V/V）溶液中測(cè)定得到交流阻抗譜（振幅：0.005 V，頻率范圍：1～100000 Hz），并通過ZSimpwin軟件模擬而成。

3 結(jié)果與討論

3.1 復(fù)合納米材料的表征

采用掃描電鏡和透射電鏡對(duì)復(fù)合納米材料進(jìn)行形貌表征，從CoAl-LDH的SEM圖（圖2A）可以看到形狀規(guī)則、分布均勻的水滑石顆粒[21]；從CoAl-LDH/GNPs復(fù)合納米材料的SEM圖（圖2B）可以看到致密的粒子堆積在電極表面，而且將電極全部覆蓋，還原后的Au納米粒子與水滑石緊密結(jié)合在一起，與圖2A形成鮮明對(duì)比；從CoAl-LDH/GNPs復(fù)合納米材料的TEM圖（圖2C）可以看出金納米粒子分散于水滑石基底上。

對(duì)鈷鋁水滑石復(fù)合材料進(jìn)行了能譜（EDS）分析（圖3）。從圖3A可見，金元素和組成鈷鋁水滑石的元素峰均存在，每個(gè)元素所對(duì)應(yīng)的出峰位置互不干擾，峰的強(qiáng)度也較大，說明所獲得的即為L(zhǎng)DH-GNPs。

3.2 修飾電極的循環(huán)伏安表征

為由修飾電極在0.5 mmol/L K3[Fe（CN）6]電解液中的CV曲線（圖4）可見，在電解液中，不同的修飾電極呈現(xiàn)出不同的電化學(xué)行為。裸玻碳電極在0.2 V附近出現(xiàn)一對(duì)可逆性良好的氧化還原峰（曲線a）；沉積復(fù)合納米材料后，氧化還原峰出現(xiàn)增大和偏移，這是由于GNPs有增大電流信號(hào)的作用，且LDH與電解液發(fā)生了氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的（曲線b），電極反應(yīng)方程式[26]：[Fe（CN）6]凝血酶適配體通過與LDH的靜電吸附作用組裝到電極表面后，電流信號(hào)下降（曲線c）；以牛血清蛋白封閉電極表面的空白位點(diǎn)，消除非特異性吸附，阻礙了電子傳輸，峰電流繼續(xù)下降（曲線d）；在電極表面組裝1.0 μg/L的凝血酶之后，阻礙了電子傳遞，使得電流減小（曲線e）。

3.3 不同電極的阻抗對(duì)比圖

電化學(xué)阻抗技術(shù)能夠敏感地感知電極界面性質(zhì)的變化，在電化學(xué)檢測(cè)方面的應(yīng)用日益廣泛[27]。本實(shí)驗(yàn)采用EIS對(duì)不同修飾電極LDH-GNPs的阻抗進(jìn)行了比較，如圖5所示，裸玻碳電極呈很小的半圓（曲線a）；單獨(dú)沉積一層金后半圓減小，由于金納米粒子具有促進(jìn)電子傳遞的作用使得阻抗降低（曲線b）；沉積水滑石與納米金的復(fù)合材料后阻抗略有增大（曲線c）；單獨(dú)沉積一層水滑石，阻抗明顯增大，這是因?yàn)樗粚?dǎo)電，阻礙了探針到電極表面的電子傳遞進(jìn)而使得阻抗變大（曲線d）。

3.4 修飾電極的電化學(xué)阻抗表征

采用EIS對(duì)此修飾電極組裝過程進(jìn)行表征，如圖6所示：裸電極呈現(xiàn)一個(gè)很小的半圓（曲線a）；當(dāng)電沉積復(fù)合材料LDH-GNPs后，半圓直徑增大，說明復(fù)合材料阻礙了[Fe（CN）6]3/4的電子傳遞，同時(shí)也說明復(fù)合材料成功聚合在電極表面（曲線b）；適配體組裝到電極表面后，半圓直徑明顯增大，說明適配體通過靜電吸附作用成功地組裝到電極表面（曲線c）；利用BSA封閉電極表面的空白位點(diǎn)，其與電極結(jié)合后阻抗明顯增大（曲線d）；最后凝血酶特異性地結(jié)合適配體后，半圓直徑變大，說明凝血酶阻礙了電化學(xué)探針在電極表面反應(yīng)（曲線e）。

3.5 傳感器的性能

采用EIS對(duì)傳感器在不同濃度的凝血酶中培育前后的阻抗變化進(jìn)行研究，如圖7所示，GCE/LDH-GNPs/Apt/BSA修飾電極的ΔRet對(duì)凝血酶濃度（1.0～1.0×105 ng/L）的對(duì)數(shù)lgc呈線性關(guān)系。線性方程為ΔRet（Ω）= 808.48+401.50lgc（ng/L），線性相關(guān)系數(shù)R=0.995，檢出限為0.3 ng/L （S/N=3）。為了考察在水滑石中引入的金納米粒子的作用，以單獨(dú)的水滑石和金納米粒子為基底材料制備了GCE/LDH/Apt/BSA和GCE/GNPs/Apt/BSA修飾電極。如圖8和9所示，GCE/LDH/Apt/BSA修飾電極的ΔRet對(duì)凝血酶濃度（1.0～1.0×105 ng/L）的對(duì)數(shù)lgc呈線性關(guān)系。線性方程為：ΔRet（Ω）=377.63 +195.60 lgc（pg/mL）， 線性相關(guān)系數(shù)R=0.974。GCE/GNPs/Apt/BSA修飾電極修飾電極的ΔRet對(duì)凝血酶濃度（1.0～1.0×105 ng/L）的對(duì)數(shù)lgc呈線性 GCE/LDH/Apt/BSA和GCE/GNPs/Apt/BSA修飾電極的靈敏度遠(yuǎn)小于GCE/LDH-GNPs/Apt/BSA修飾電極的靈敏度，表明金納米粒子與水滑石起到了很好的協(xié)同作用。

采用制備的適配體傳感器與文獻(xiàn)報(bào)道的適配體傳感器，通過EIS法測(cè)定凝血酶，對(duì)其線性范圍、檢出限和適配體固定化方法等進(jìn)行比較（表1）。結(jié)果表明，構(gòu)建的適配體傳感器的線性范圍較大、檢出限較低，這是由于具有大比表面積和導(dǎo)電性好的金納米粒子和碳納米管與強(qiáng)吸附作用的水滑石形成的復(fù)合納米材料的協(xié)同作用，有效提高了傳感器的性能。

3.6 干擾與穩(wěn)定性

為了研究該傳感器的抗干擾能力，以PBS （pH=6.8）分別配制THR（1.0 μg/L）、腺苷（AD， 10.0 μg/L）、辣根過氧化物酶（HRP，10.0 μg/L）、B-THR（10.0 μg/L）、C-Apt（10.0 μg/L）和KNO3（5 mmol/L），測(cè)定GCE/LDH-GNPs/Apt/BSA傳感器的響應(yīng)，以雙酚A適配體取代凝血酶適配體制備的GCE/LDH-GNPs/BPA-Apt/BSA傳感器測(cè)定1.0 μg/L THR的響應(yīng)，進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)。從圖10可見，C-Apt和B-THR有一定的干擾，其它物質(zhì)的干擾較小，說明所制備的傳感器具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

對(duì)于LDH-GNPs修飾電極，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，在1.0 μg/L THR組裝后用EIS測(cè)定10次，電化學(xué)阻抗的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.7%；此電化學(xué)核酸適配體吹干，于4℃保存1周后，傳感器的響應(yīng)信號(hào)保留值為94.0%，說明此傳感器穩(wěn)定性良好。同1根電極重復(fù)組裝4次，測(cè)定1.0 μg/L THR，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1%；采用4根不同的玻碳電極同時(shí)組裝測(cè)定1.0 μg/L THR，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.9%，說明此傳感器重現(xiàn)性良好。

3.7 樣品分析

為考察所設(shè)計(jì)的傳感器的實(shí)用性與可靠性，以牛血清樣品中的凝血酶對(duì)傳感器進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。如表2所示，對(duì)于LDH-GNPs修飾電極，回收率為90.0%～110.1%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%～ 5.2%（n=3）。

4 結(jié) 論

采用電化學(xué)沉積法一步合成水滑石與金納米粒子，并將復(fù)合納米材料作為固定適配體的基質(zhì)。結(jié)合金納米粒子具有良好的導(dǎo)電性和較大的比表面積等優(yōu)點(diǎn)，利用其與水滑石的協(xié)同作用，成功地將適配體固定在電極表面。以牛血清蛋白封閉電極表面的空白位點(diǎn)，消除非特異性吸附，成功構(gòu)建了阻抗型生物傳感器，并用于凝血酶的分析檢測(cè)。結(jié)合掃描電鏡技術(shù)，對(duì)材料的形貌進(jìn)行了表征。利用電化學(xué)阻抗對(duì)傳感器的性能進(jìn)行了研究，LDH-GNPs修飾電極的ΔRet與凝血酶濃度（1.0 ng/L～100.0 μg/L）的對(duì)數(shù)lgc呈線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)R=0.995，檢出限為0.3 ng/L（S/N=3）。結(jié)果表明，基于水滑石復(fù)合納米材料構(gòu)筑的阻抗型核酸適配體傳感器對(duì)凝血酶有良好的信號(hào)響應(yīng)，具有選擇性高、檢出限低和靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。

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