CN112461819B - 一种具有多光信号通道的金纳米团簇的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多光信号通道的金纳米团簇的应用，属于功能化纳米材料检测技术领域，该金纳米团簇的应用是可以同时选择性区分检测多种重金属离子，该金纳米团簇是用十一巯基十一烷酸作为封端剂，鲁米诺作为还原剂，还原氯金酸制备金纳米团簇，所述鲁米诺和十一巯基十一烷酸连接在所述金纳米团簇的表面的。由该方法合成得到的金纳米团簇尺寸均一，并同时具有良好的化学发光特性和荧光特性，该方法具有简单、快速、价格低廉的优点。该具有多光信号通道的金纳米团簇在生物分析和生物成像领域具有广阔的应用前景。

Description

一种具有多光信号通道的金纳米团簇的应用

技术领域

本发明涉及金纳米团簇领域，尤其是涉及一种具有多光信号通道的金纳米团簇、其制备方法以及其在选择性检测重金属离子中的应用。

背景技术

具有冷光性质的金属纳米团簇如金、银纳米团簇在尺寸上和电子的费米波长很接近，因此可以展现出类似于分子的离散电子态的特性。超细微的金纳米团聚是由几个金原子组成的，具有和尺寸相关的磷光和荧光性质，由于其良好的光稳定性和生物相容性，具有冷光性质的金纳米团簇在近些年来被深入应用到体内、体外成像、金属离子传感、构建生物传感器等方面。在过去的几十年里，人们发展了许多方法来合成金纳米团簇，例如，利用聚酰胺树状大分子作为保护试剂的金纳米团簇可以具有各种发射波长，发射波长从远紫外到近红外。

化学鼻/舌检测策略模拟的是哺乳类动物的嗅觉系统，自从纳米材料被应用于本领域后化学鼻/舌检测策略发展迅速。化学鼻/舌检测传感器通常被定义为一种阵列检测传感系统，可以对不同的目标分析物产生不同的响应。已有的检测策略基于绿色荧光蛋白和不同的功能化纳米材料，建立了阵列检测方法，已经可以成功的区分和识别不同蛋白质。然而，阵列检测传感器的识别和区分能力和传感元素的数量息息相关。但是大多数已报道的阵列检测传感策略都基于单一的信号通路，比如荧光信号。如果能引入更多的信号通道，应该可以提高传感器的检测能力。

解决方法之一就是设计一种具有多光学信号通道的纳米材料。人们已经发展了很多具有多种信号的纳米材料和化合物，并称之为分子上的实验室或纳米材料上的实验室。比如：多信号通道的氮化碳纳米材料(g-C₃N₄)，其光致发光信号、瑞利散射信号和紫外可见信号就被用来区分蛋白质。可是，这些阵列检测策略只从每种光学信号里提取了一个信号参数，增加了检测的复杂性、检测的时间，并且对信号资源造成了浪费。因此另一增强阵列检测效果的方式就是从单一信号源中提取多个有效参数。

重金属污染是一个非常严重的问题。重金属离子的来源范围很广，但是从实际的来源渠道进行分析，这些水中的重金属离子主要来源于化学工业、印刷纺织以及无机颜料等，同时还包含城市中的生活污水以及矿业废水等，当这些污水排放到环境中并通过食物链传播时，对动植物的影响将更加严重。其中，过高浓度的Al³⁺离子会造成对人体免疫系统和中枢神经系统的破坏，引发红细胞低色素性贫血、生物酶活性降低、细胞衰亡等，导致阿兹海默症、帕金森症、老年痴呆等严重疾病；当人的大脑组织中的Al³⁺离子沉积过多时，就会造成对大脑的伤害，表现为智力低下，记忆力下降，行动迟缓等；此外，当人体内铝离子浓度过高时，还会抑制人体对钙、磷等其他元素和维生素D的吸收，严重的就会导致关节疼痛和骨骼软。根据联合国世界卫生组织的规定，饮用水中的铝离子浓度不得超过200mg/L，且每1Kg人体体重每周最多摄入的铝的量不得超过7mg。钴化合物在自然界中分布广泛，一般而言，土壤中含钴量为0.05～65.00mg kg^-1，中值为8mg kg^-1，在人类的生命活动中，钴作为维生素B12的重要组成成分，参与许多生化反应。然而，过量摄入Co化合物已被证实对皮肤、肺、甲状腺等有不良影响。研究表明，植入人体的人造关节中的Co(II)可转移到人体的内环境中，诱导细胞凋亡，从而抑制T淋巴细胞扩增，研究者在患者植入人造关节的髋部抽吸物和局部淋巴结中观察到这种抑制作用。许多国家都对生活用水中钴离子的浓度做了明确规定，例如我国提出生活供水水源中钴的最大浓度为0.02mg L^-1；铬是人体、动物和植物生长的所必需的微量元素，对维持人体正常功能有着重要作用，它是胰岛素不可缺少的辅助成分，但若经过水体和食物进入人体时，会被肠胃消化道吸收，经过长期的积累，有致癌，致畸和致突变作用。在生物体内，铜元素是许多金属酶和蛋白的催化辅助因子，能够参与多种氧化还原反应，对机体新陈代谢过程有着重要的作用，如Cu-Zn-SOD、DA-β-羟化酶、酪氨酸酶、铜蓝蛋白等；铜能参与铁的代谢，有利于血红蛋白的合成；可以影响肿瘤的发生与转移，抑制肿瘤细胞的增殖；对骨骼、神经系统、心血管及结缔组织的形成起着基础性作用在病理生理学研究领域，Zn²⁺在生物酶的催化和转化过程中发挥着不可替代的作用。当人体内的锌缺乏时，就会引起人体免疫系统紊乱、腹泻、癫痫等；如果对锌的摄入过量，同样会造成对人体的伤害，导致多种疾病的发生，例如帕金森症，阿兹海默症等疾病.为了更好地评价食品及环境中的重金属污染，十分有必要开发方便、快速同时对Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺和Zn²⁺检测方法。

现有技术中鲁米诺修饰的金纳米材料(CN102191034A，CN101900723A，CN102021226A，CN104371705A等)粒径大于等于10nm，该金纳米材料因为鲁米诺的修饰从而具有化学发光特性，但是不具有荧光特性，其是应用于农药检测、免疫分析例如抗体、抗原或蛋白质的检测和核酸如DNA、RNA、适配体分子的检测，且非用于重金属的检测。

此外现有技术中是有金纳米团簇用于检测重金属的，但是一般只能应用荧光或者化学发光中的一种信号检测单一金属离子，而不能同时检测超过两种不同种类的重金属离子，现有技术急需要能够检测多种重金属离子的单一检测试剂，从而弥补实际检测应用时需要更换多种不同检测试剂的缺陷，提高实时性和方便性。

基于化学发光和荧光的分析技术具有仪器装置简单、分析快速、灵敏度高和线性范围宽等优势，因此被广泛的应用于临床诊断、食品安全和环境监测等领域。传统的检测策略中，化学发光和荧光光谱同样也只提取了一个有效信号来检测目标物。其实光谱中还有其他不同的有效参数都被忽视而未得到有效利用，例如不同时间的化学发光信号、发光信号累计值、不同峰位置的荧光信号。

现急需开发了一种一锅法制备多光学信号通路的金纳米团簇，该金纳米团簇同时具有化学发光信号和荧光信号从而构建重金属离子传感检测阵列，该检测阵列可以成功区分不同的重金属离子和不同的金属离子浓度。

发明内容

本发明目的是提供一种同时具有化学发光和荧光信号的双信号功能化金纳米团簇及其制备方法和在重金属离子阵列检测分析中的应用，其内容包括以下几个方面：

提供一种具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs，所述金纳米团簇AuNCs表面连接有鲁米诺和十一巯基十一烷酸(MUA)，其粒径小于约10nm。

所述金纳米团簇AuNCs是使用11-巯基十一烷酸(MUA)作为封端剂与氯金酸形成Au(I)-硫醇复合物，再引入鲁米诺作为还原剂，以还原Au(I)-硫醇络合物形成所述金纳米团簇AuNCs。

所述金纳米团簇AuNCs粒径小于约10nm，或小于约5nm，或粒径小于约3nm，优选其粒径约为2nm，此时该金纳米团簇AuNCs既具有荧光性质也具有化学发光性质。

所述的金纳米团簇AuNCs的制备方法，包括如下步骤：(1)将十一巯基十一烷酸(MUA)溶解在NaOH溶液中，并与氯金酸水溶液在搅拌状态下混合，得到混合液；

(2)在搅拌状态下，滴加NaOH至溶液变清澈为止，溶液搅拌后得到MUA和金形成的Au(I)-硫醇复合物；

(3)在搅拌状态下将溶液加热，再将鲁米诺水溶液加入步骤(2)得到的溶液中，继续搅拌，得到的金纳米团簇AuNCs。

所述步骤(1)中十一巯基十一烷酸(MUA)溶液中的十一巯基十一烷酸(MUA)的物质的量是氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的3-6倍，优选十一巯基十一烷酸(MUA)溶液中的十一巯基十一烷酸(MUA)的物质的量是氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的4倍。

所述步骤(2)中溶液搅拌时间为10-30分钟后得到十一巯基十一烷酸(MUA)和金形成的Au(I)-硫醇复合物，优选溶液搅拌时间为20分钟后得到十一巯基十一烷酸(MUA)和金形成的Au(I)-硫醇复合物。

所述步骤(3)中在搅拌状态下将溶液加热到为20-120摄氏度，优选为50-100摄氏度，进一步优选为60摄氏度，所述鲁米诺水溶液中的鲁米诺的物质的量是步骤(1)中所述氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的0.40～2.67倍，优选继续搅拌时间为5-24h，更优选7-10h，进一步优选继续搅拌时间为8h。

提供一种具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs，该金纳米团簇是使用11-巯基十一烷酸(MUA)作为封端剂与Au(I)形成Au(I)-硫醇复合物，然后引入鲁米诺作为还原剂，以还原Au(I)-硫醇络合物形成AuNC，所述鲁米诺通过共价键Au-N键连接在所述金纳米团簇表面，其粒径约2.0±0.5nm。

所述金纳米团簇AuNCs具有化学发光特性，所述金纳米团簇AuNCs与双氧水反应产生化学法光。

所述金纳米团簇AuNCs具有荧光特性，在424nm和598nm有荧光发射峰。

提供一种所述的金纳米团簇AuNCs的制备方法，包括如下步骤：(1)将11-巯基十一烷酸(MUA)溶解在NaOH溶液中，并与氯金酸水溶液在搅拌状态下混合，得到混合液；所述MUA水溶液中MUA的物质的量是所述氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的4倍；

(2)在搅拌状态下，滴加NaOH至溶液变清澈为止，溶液搅拌20分钟后得到11-巯基十一烷酸(MUA)和金形成的Au(1)-硫醇复合物；

(3)在搅拌状态下将溶液加热到60摄氏度，将鲁米诺水溶液加入(2)得到的溶液中，继续搅拌8小时，得到的金纳米团簇即为AuNCs；所述鲁米诺水溶液中的鲁米诺的物质的量是步骤(1)中所述氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的0.40～2.67倍。

所述方法还包括将所述功能化金纳米团簇通过离心进行纯化的步骤。

所述功能化金纳米团簇可在如下条件下离心：将初始合成的金纳米团簇与乙腈以体积比1∶2的比例混合，并在12000rpm下离心5分钟，然后将沉淀用蒸馏水或去离子水或超纯水溶解。

提供一种重金属离子的阵列区分方法，是基于上述的功能化金纳米团簇发展而成。

所述重金属离子为Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺和Zn²⁺，其是通过所述重金属离子对所述金纳米团簇AuNCs的化学发光光谱和荧光光谱产生的不同影响选择性区分的。

本发明开发了一种一锅法制备多光学信号通路的金纳米团簇，该金纳米团簇同时具有化学发光信号和荧光信号。所制备的AuNCs通过高分辨透射电镜和X光电子能谱进行分析，并研究了其化学发光和荧光信号。为了充分利用其化学发光和荧光信号通道，我们从化学发光光谱和荧光光谱中提取了五种有效参数并用其构建重金属离子传感检测阵列。该检测阵列可以成功区分不同的重金属离子和不同的金属离子浓度。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

(1)该金纳米团簇具有10nm以下的尺寸，是由于11-巯基十一烷酸(MUA)作为稳定剂使其获得10nm以下的尺寸，优选为2nm，从而同时具有化学发光信号和荧光信号进而可以构建重金属离子传感检测阵列，可以对多种重金属离子进行同时选择区分，所述重金属离子为Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺和Zn²⁺，与如Hg²⁺，Pb²⁺等重金属离子在信号上有明显区分，该具有多光信号通道的金纳米团簇在生物分析和生物成像领域具有广阔的应用前景，解决了实际检测应用时需要更换多种不同检测试剂的缺陷，提高实时性和方便性。

(2)由一锅法合成得到的金纳米团簇尺寸均一，并同时具有良好的化学发光特性和荧光特性，该方法具有简单、快速、价格低廉的优点。

(3)该金纳米团簇可以对多种重金属离子进行同时选择区分是通过所述重金属离子对所述金纳米团簇AuNCs的化学发光光谱和荧光光谱产生的不同影响选择性区分的。

附图说明

图1为具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的高分辨透射电镜；

图2为具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的X射线光电子能谱；图3为具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的相关化学发光动力学曲线；

图4为具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的条件筛选，其中图4A为合成条件筛选；

图4B是检测条件中氢氧化钠的浓度筛选；图4C是检测条件中过氧化氢的浓度筛选；

图5为具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的荧光信号特征图；

图6为Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺对具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的化学发光与荧光信号影响。

图7为Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺在单一浓度下的阵列检测图；

图8为Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺在不同浓度下的阵列检测图。

具体实施方式

实施例1.具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的合成。

试剂来源：氯金酸、乙腈、重金属离子和过氧化氢购自上海试剂公司，鲁米诺购自TCI试剂公司，11-巯基十一烷酸(MUA)购自安耐吉试剂公司。

所述AuNCs通过如下方式制备：0.0131g 11-巯基十一烷酸(MUA)溶解于18mL含有NaOH的超纯水中，之后加入10mM 1.5mL的氯金酸溶液中，之后逐滴加入NaOH溶液使得原本浑浊的溶液变为澄清状态。溶液搅拌20分钟后逐滴加入0.9mL 10mM的鲁米诺溶液，并将混合物在60摄氏度下加热搅拌8小时。最后多余的反应物通过加入乙腈(和纳米材料体积比2∶1混合)并离心分离(12000rpm)。制备好的AuNCs重新分散在水中并保存在4摄氏度下以供使用。

表征如图1所示：高分辨透射电镜显示，由于11-巯基十一烷酸(MUA)修饰在AuNCs的表面，有效的抑制了金纳米团簇的聚集，使得AuNCs的分散性良好。金纳米团簇的尺寸分布范围相对较小，尺寸在2.0±0.5nm。

实施例2.具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的合成。

所述AuNCs通过如下方式制备：0.0131g 11-巯基十一烷酸(MUA)溶解于18mL含有NaOH的超纯水中，之后加入10mM 1.5mL的氯金酸溶液中，之后逐滴加入NaOH溶液使得原本浑浊的溶液变为澄清状态。溶液搅拌20分钟后逐滴加入0.9mL 10mM的鲁米诺溶液，并将混合物在100摄氏度下加热搅拌5.5小时。最后多余的反应物通过加入乙腈(和纳米材料体积比2∶1混合)并离心分离(12000rpm)。制备好的AuNCs重新分散在水中并保存在4摄氏度下以供使用。

实施例3.具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的合成。

所述AuNCs通过如下方式制备：0.0131g 11-巯基十一烷酸(MUA)溶解于18mL含有NaOH的超纯水中，之后加入10mM 1.5mL的氯金酸溶液中，之后逐滴加入NaOH溶液使得原本浑浊的溶液变为澄清状态。溶液搅拌20分钟后逐滴加入0.9mL 10mM的鲁米诺溶液，并将混合物在80摄氏度下加热搅拌24小时。最后多余的反应物通过加入乙腈(和纳米材料体积比2∶1混合)并离心分离(12000rpm)。制备好的AuNCs重新分散在水中并保存在4摄氏度下以供使用。

实施例4.

本发明做了X射线光电子能谱来研究功能化金纳米团簇中金原子的价态。如图2所示的是X射线光电子能谱图，功能化金纳米团簇的Au 4f_7/2结合能为84.3eV，该结合能位于Au(0)的结合能84.0eV和Au(I)的结合能85.1eV之间，这说明Au(0)和Au(I)共存于功能化金纳米团簇中。Au 4f_7/2和Au 4f_5/2的自旋轨道裂分能级差为3.7eV，这和之前的文献报道完全吻合。该金团簇由于表面功能化了十一巯基十一烷酸和鲁米诺，因此可以看到C1s的能级峰裂分成了C1、C2、C3、C4四个峰，分别对应于-CH-、-C-NH-、-CO-NH-、-COO-基团，由于十一巯基十一烷酸的存在也使得C1的峰显得尤为明显。N的1s峰被分为两个部分，分别为400.0eV和400.8eV，分别对应于鲁米诺的-N-C-和-N-CO-基团。

为了研究所制备的AuNCs的化学发光性能，我们将150mL 5mM的H₂O₂溶液(c_NaOH＝0.1M)注射到150mL的所制备的AuNCs溶液中，化学发光信号通过RFL-1型光度计测量。在同样的检测条件下我们还检测了鲁米诺功能化的金纳米材料以及金纳米团簇和鲁米诺溶液的混合物的化学发光性能，并与AuNCs的化学发光动力学曲线进行比较，结果显示AuNCs的化学发光性能最佳，这可能是MUA和金纳米团簇对鲁米诺双氧水化学发光体系的协同催化效果。早先的工作中，已经证明了化学发光的增强和催化机理和氧自由基的产生相关(包括OH^·，O₂ ^·-和其它自由基衍生物)，金纳米材料可以促进化学反应过程中电子转移自由基的产生。因此，在金纳米团簇的催化作用下，H₂O₂可以裂解成两个OH·自由基，OH·自由基可以和HO^2-、鲁米诺阴离子反应，从而促进O₂ ^·-和MS-AuNCs功能化的鲁米诺自由基的形成，从而加速化学发光反应。此外，早期研究表明，氨基酸和酚类化合物之类含有羧基基团的物质可以增强luminol-H₂O₂-Co²⁺体系的化学发光强度。因此，化学发光的增强可能归因于MUA分子上的羧基和O₂ ^·-反应生成的-CO₄ ^·2-相关，而-CO₄ ^·2-可以和鲁米诺反应促进鲁米诺自由基的生成，从而增强化学发光强度。所以，AuNCs和双氧水体系的良好的化学发光可以归因于MUA和金纳米团簇促进了化学反应过程中HO^·，O^2·-and-CO₄ ^·2-的产生，并且金纳米团簇作为纳米尺寸的反应平台，也可促进化学发光反应的自由基生成，从而获得强化学发光。

实施例5.

为了获得最佳的化学发光效果，我们优化了制备条件，如图4A所示，AuNCs的化学发光性能开始随着反应时间和反应温度的增加而增加，在反应温度60度，反应时间8h时，获得最佳的化学发光效果。

化学发光的测试条件：

化学发光信号是在一台RFL-1型发光检测仪(中国，西安瑞迈)上进行检测的，通过将150μL所述金纳米团簇和150μL5mM的H₂O₂(0.1M NaOH)混合产生化学发光信号。对于阵列传感检测，金纳米团簇和不同重金属离子在相应浓度下分别以体积比9∶1混合，在室温下孵育10分钟后，将150μL上述混合物注入石英化学发光检测池中，然后将150μL5mM的H₂O₂(0.1MNaOH)注入检测池中，并记录化学发光信号。

荧光的测试条件：

荧光信号是在一台F-7000型荧光检测仪(日本，日立，光源150W Xe灯)上进行检测的，激发光波长290nm，检测时将金纳米团簇和不同重金属离子在相应浓度下分别以体积比9∶1混合，在室温下孵育10分钟后，将150μL上述混合物注入石英荧光检测池中，并记录荧光信号。

我们同样对化学发光反应条件做了优化，如图4B和4C所示，化学发光强度随着H₂O₂溶液的NaOH浓度的增加而明显增加，当NaOH浓度到0.1M时，获得最佳的化学发光效果，之后继续增加NaOH浓度会导致化学发光强度的降低，这可能是由于开始增加pH值会促进H₂O₂解离成·OH，从而促进化学发光反应，当NaOH浓度超过0.1M时，封端剂MUA开始从AuNCs表面脱落，导致AuNCs聚集，使得化学发光强度降低。当H₂O₂浓度从0.5mM增加到5mM，化学发光强度明显增强，之后继续增加就会使得化学发光强度降低。因此，最佳的化学发光反应条件就是5mM H₂O₂(0.1M，NaOH)。

AuNCs的荧光性能如图5所示，AuNCs溶液的橙色荧光肉眼可见(对应598nm处的发射峰)。424nm处的发射峰对应于AuNCs表面修饰的鲁米诺。随着激发峰从270nm增加到350nm，AuNCs的发射峰位置几乎没有移动，这可能是因为所合成的AuNCs是单一类物质，因此激发光谱和发射光谱都是固定的。当激发波长为290nm时，598nm处的荧光强度到达最大值。

实施例6.选择性区分检测重金属离子

检测方法：为了探索该AuNCs材料在重金属离子检测阵列方面的应用，我们研究了不同重金属离子对AuNCs的化学发光信号和荧光信号的影响。检测有Fe³⁺、Sn²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Fe²⁺、Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺，并从中初步筛选了化学发光信号和荧光信号相对较强的7种重金属离子作为检测目标(即Fe³⁺、Sn²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Fe²⁺信号较弱)，包括Al^{3 +}，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺，再次筛选发现Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺和Zn²⁺可与Hg²⁺，Pb²⁺直接区分。为了充分利用AuNCs的光学信号通道，我们从化学发光光谱和荧光光谱中提取了5个有效参数，我们研究了重金属离子对化学发光60s的累积强度、峰值强度、60s时的强度、荧光在598nm处的强度和荧光在424nm处的强度值的影响。在向AuNCs中分别加入不同的重金属离子后，AuNCs在重金属离子的影响下产生了不同的信号变化，如图6所示。因此我们使用化学发光60s的累积强度、峰值强度、60s时的强度、荧光在598nm处的强度和荧光在424nm处的强度值这五个参数建立重金属离子的传感检测阵列。

检测结果如图7所示：主成分分析是一种处理复杂的高维数据的手段，可以在保留数据趋势特征的同时简化数据。因此，这是一种有效的处理实验数据的工具，可以用来处理重金属离子对AuNCs产生的信号响应数据，包括化学发光60s的累积强度、峰值强度、60s时的强度、荧光在598nm处的强度和荧光在424nm处的强度值。每种重金属离子测量三次，从而获得AuNCs的化学发光和荧光的五种特征信号，然后对数据进行主成分分析。分析获得的前三个主要的分成数据被用来建立三维数据图表，每个点表示重金属离子样品对检测阵列的响应结果，结果显示检测阵列可以成功区分不同的重金属离子。

我们同样还研究了不同浓度下重金属离子的区分。发现7种重金属离子在两种不同的浓度下(1μg/mL and 0.5μg/mL)在检测传感阵列中也可以得到很好的区分。结果如图8所示，依据图8我们可以同时区分Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺和Zn²⁺，并测定其各自浓度。

在本发明中，提供了一种温和的一锅法制备AuNCs，尺寸在2.0±0.5nm。所合成的AuNCs的化学发光和荧光性能优良，基于AuNCs材料的化学发光和荧光信号，我们建立了可以区分不同重金属离子和不同重金属离子浓度的检测阵列传感方法。本工作首次合成了一种多信号功能化的金纳米团簇，可能在生物分析和生物成像领域有潜在的应用前景。

Claims (11)

1.一种具有化学发光和荧光的多光信号通道的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，其是用于制备选择性区分检测重金属离子检测器中的应用，其是通过所述重金属离子对所述金纳米团簇AuNCs的化学发光光谱和荧光光谱产生的不同影响选择性区分的，所述金纳米团簇AuNCs表面连接有鲁米诺和11-巯基十一烷酸，其粒径小于10nm，其是使用11-巯基十一烷酸作为封端剂与氯金酸形成Au(I)-硫醇复合物，再引入鲁米诺作为还原剂，以还原Au(I)-硫醇络合物形成所述金纳米团簇AuNCs；

所述金纳米团簇AuNCs由如下制备方法制得，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将11-巯基十一烷酸溶解在NaOH溶液中，并与氯金酸水溶液在搅拌状态下混合，得到混合液；

（2）在搅拌状态下，滴加NaOH至溶液变清澈为止，溶液搅拌后得到11-巯基十一烷酸和金形成的Au(I)-硫醇复合物；

（3）在搅拌状态下将溶液加热到50-100摄氏度，再将鲁米诺水溶液加入步骤（2）得到的溶液中，继续搅拌，得到的金纳米团簇AuNCs。

2.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述重金属离子为Al³⁺，Co²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺和Zn²⁺，所述检测器为阵列检测器。

3.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述金纳米团簇AuNCs具有荧光和化学发光特性。

4.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述金纳米团簇AuNCs粒径小于5nm。

5.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述金纳米团簇AuNCs粒径小于3nm。

6.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述金纳米团簇AuNCs粒径为2nm。

7.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述步骤（1）中11-巯基十一烷酸溶液中的11-巯基十一烷酸的物质的量是氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的3-6倍。

8.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述步骤（1）中11-巯基十一烷酸溶液中的11-巯基十一烷酸的物质的量是氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的4倍。

9.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述步骤（2）中溶液搅拌时间为10-30分钟后得到11-巯基十一烷酸和金形成的Au(I)-硫醇复合物。

10.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，其特征在于，所述步骤（2）中溶液搅拌时间为20分钟后得到11-巯基十一烷酸和金形成的Au(I)-硫醇复合物。

11.如权利要求1所述的金纳米团簇AuNCs的应用，所述步骤（3）中在搅拌状态下将溶液加热到60摄氏度，所述鲁米诺水溶液中的鲁米诺的物质的量是步骤（1）中所述氯金酸水溶液中氯金酸的物质的量的0.40~2.67倍。

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