用金纳米粒子和尿液检测汞离子

        南洋理工大学新近开发了一种基于尿液和金纳米粒子的汞离子比色检测体系,发表在 Small 杂志上。研究者首次利用尿液,一种环境友好的人体副产物,作为识别汞离子的活性组分来源组装了一种简单、廉价、便携的汞离子比色检测体系。和传统光学检测方法相比,比色检测法通过简便、快速、肉眼可见的颜色变化来显示被检测物的存在或浓度,十分适用于低成本的现场检测。

        在近二三十年里,以具有等离子共振特性的纳米粒子(特别是金纳米粒子)为基础的比色检测体系受到广泛的关注。凭借独特的光学性质(表面等离子吸收)、简单方便的化学合成和表面修饰、良好的生物相容性等优点,使得功能化的金纳米粒子体系逐渐成为最重要的比色检测平台之一,其应用领域不断拓宽,被广泛的用于DNA、酶、蛋白、小分子、金属离子和阴离子等目标物的分析检测。

        众所周知,胸腺嘧啶(Thymine)等一些有机化合物,可以选择性地络合汞离子,因而其化学合成的衍生物被广泛的应用于汞离子的检测体系中;但是复杂的化学合成成为阻碍其进一步广泛应用的瓶颈。因此,以绿色化学概念为指导,利用功能性的天然产物开发可持续的、环境友好的检测体系具有良好的发展前景。例如,尿液中的尿酸和肌酸酐等成分具有和胸腺嘧啶相似的官能团。因此,利用健康人尿液和金纳米粒子组装比色检测体系来实现汞等重金属离子的选择性比色检测将是一个十分有趣的想法。而简单、便携和较低的成本则成为该方法的主要优势,尤其适用于偏远、不发达的地区。

        该方法按一定比例,通过简单的物理搅拌方法混合金纳米粒子溶液和尿液组装检测体系,该体系对汞离子表现出了良好的灵敏性和单一的选择性。修饰在金纳米粒子表面的尿酸和肌酸酐对汞离子的协同络合效应是导致金纳米粒子聚集并伴随颜色变化的主要原因。杜健军博士,该文章的第一作者,在文章结尾展望:“这种变革模式的前沿应用是令人兴奋的,我们相信以金纳米粒子体系为平台的化学检验和医疗诊断将会带给人们更加“多彩”和光明的未来。”

    “值得注意的是,这个新兴领域的发展离不开化学、物理、生物、材料等学科的交叉发展”,本文的通讯作者,来自南洋理工大学的陈晓东教授认为,“这是一个利用自然产物来探索纳米技术的发展范例”。