一种水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水杨酸‑纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针，其制备方法包括以下步骤：S1：拌加热二水合柠檬酸三钠溶液、去离子水和1％氯金酸溶液，得到纳米金悬浮液；S2：混合无水乙醇、水杨酸和3‑氨丙基三乙氧基硅烷，加热搅拌得到交联溶液；S3：在步骤S2所得交联溶液中加入纳米金悬浮液和正硅酸四乙酯，继续加热搅拌；S4：再加入浓氨水和去离子水的混合溶液，继续加热搅拌；S5：离心收集步骤S4所得产物，并用无水乙醇进行洗涤，干燥后得到水杨酸‑纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针。本发明专利技术通过将纳米金和水杨酸分子包覆在二氧化硅纳米粒子内，具有荧光稳定性好、灵敏度高、生物相容性好、检测速度快、光强度高、检测限低等优点。

A Fluorescence Probe for Silica Particles Doped with Salicylic Acid and Gold Nanoparticles and Its Preparation and Application

The invention provides a fluorescence probe of salicylic acid nanogold doped silica particles, and the preparation method comprises the following steps: S1: mixing and heating trisodium citrate dihydrate solution, deionized water and 1% chloroauric acid solution to obtain nanogold suspension; S2: mixing anhydrous ethanol, salicylic acid and 3 aminopropyl triethoxysilane. The cross-linking solution was obtained by heating and stirring; nano-gold suspension and tetraethyl orthosilicate were added into the cross-linking solution obtained by S3:2, and stirring was continued by heating; the mixture solution of concentrated ammonia water and deionized water was added to the cross-linking solution by S4; the product obtained by S5:centrifugation was collected and washed and dried with anhydrous ethanol. The fluorescence probe of salicylic acid nanogold doped silica nanoparticles was obtained. The invention has the advantages of good fluorescence stability, high sensitivity, good biocompatibility, fast detection speed, high light intensity and low detection limit by coating nanogold and salicylic acid molecules in silica nanoparticles.

【技术实现步骤摘要】
一种水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料制备和检测
，特别是涉及一种水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
铁元素是人体中重要的微量元素。人体血液中的血红蛋白是铁的配合物，它具有固定和输送氧的功能，还能参与许多酶反应。铁元素过量或不足均对人体产生一定的危害，会引起各种生理紊乱如贫血症、帕金森综合症和阿尔茨海默病、癌症等。因此，对各类样品如生物体中铁含量的检测非常重要。目前，测定铁元素的方法主要有紫外光谱法、原子吸收法等，然而这些方法存在操作繁琐、耗时较长、测试费用高等问题。相比之下，荧光光谱法，特别是其中的基于有机分子的荧光探针由于具有灵敏度高、试样用量少、仪器设备简单、操作简便、可实现原位实时在线及非破坏性检测等优点显示出越来越广阔的应用前景。但是这些多数荧光探针存在荧光强度低、检测限高、检测速度慢等问题，给实际应用带来极大的不便。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针的制备方法及该制备方法制得的荧光探针，该制备方法能够增强探针的荧光强度，降低检测限，加快金属检测速度，使用该制备方法制得的荧光探针光稳定性好、灵敏度高、生物相容性好、检测速度快、荧光强度高、检测限低。本专利技术所述水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针，其制备方法包括以下步骤：S1：拌加热二水合柠檬酸三钠溶液、去离子水和1％氯金酸溶液，得到纳米金悬浮液；S2：混合无水乙醇、水杨酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷，加热搅拌得到交联溶液；S3：在步骤S2所得交联溶液中加入纳米金悬浮液和正硅酸四乙酯，继续加热搅拌；S4：再加入浓氨水和去离子水的混合溶液，继续加热搅拌；S5：离心收集步骤S4所得产物，并用无水乙醇进行洗涤，干燥后得到水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针。根据上述方法制得的水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针包括二氧化硅纳米粒子、水杨酸和纳米金，所述二氧化硅纳米粒子包覆所述水杨酸和纳米金。相对于现有技术，本专利技术通过将纳米金和水杨酸分子包覆在二氧化硅纳米粒子内，具有光稳定性好、灵敏度高、生物相容性好、检测速度快、荧光强度高、检测限低等优点。具体地，常用的荧光探针存在易于光漂白的缺点，而本专利技术通过二氧化硅纳米粒子的包被可以避免外界环境因素对作为荧光分子的水杨酸分子的漂白作用，明显提高了荧光探针的光学稳定性；且由于一个二氧化硅纳米粒子能够连接成百上千个水杨酸分子，提高了荧光探针的检测灵敏度。二氧化硅容易制备、无毒、生物相容性好、表面易于修饰不同官能团、易与各种生物分子通过多种方式偶联，因此二氧化硅作为荧光探针载体可提高荧光探针的生物相容性。二氧化硅纳米粒子具备三维网状结构，使得本专利技术所得水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针具有较大的比表面积和疏松的多孔结构，能够让目标物快速进入到水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针中结合水杨酸分子，实现快速检测。纳米金表面的自由电子会在自身库仑力与外界电磁场的共同作用下形成集体振荡，当其振荡频率与外场的频率相同时，形成表面等离共振，该等离共振使纳米金表面附近的水杨酸的荧光强度显著增强。本专利技术掺杂具有荧光增强功能的纳米金，使得材料的荧光强度大大增强，从而降低检测限。进一步，步骤S1所述水合柠檬酸三钠与氯金酸溶液的质量比为(5705～2853):1。进一步，步骤S2所述水杨酸与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:(0.3～20)。进一步，步骤S3所述纳米金、正硅酸四乙酯与水杨酸的质量比为(1～10):(3～8):1。进一步，步骤S4所述浓氨水与正硅酸四乙酯的体积比为(2～45):(1～30)。本专利技术所述水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针可以用于对水样中的Fe3+进行分析检测。附图说明图1为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)的透射电镜图；图2为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)、水杨酸掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SASP)和二氧化硅微球(SiO2)的傅里叶变换红外光谱图；图3为向水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)溶液中加入16种金属离子后的荧光强度谱图。图4为向水杨酸掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SASP)溶液中加入16种金属离子后的荧光强度谱图；图5为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)与水杨酸掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SASP)的荧光强度对比图；图6为向水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)溶液中加入不同浓度的Fe3+后的荧光光谱图；图7和图8为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)荧光强度与Fe3+浓度的关系图。图9为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)和水杨酸掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SASP)的热重分析对比图；图10为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)的氨水用量优化结果图；图11为水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针(SA-SiO2@Au)的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)用量优化结果图。具体实施方式本专利技术以水杨酸作为荧光发光体和Fe3+识别单元，以纳米金作为荧光增强剂，采用一步凝胶溶胶法将纳米金和水杨酸分子包覆在二氧化硅聚合物内，通过将纳米金和水杨酸分子包覆在二氧化硅纳米粒子内，具有光稳定性好、灵敏度高、生物相容性好、检测速度快、光强度高、检测限低等优点。以下通过具体实施例来详细说明本专利技术的技术方案。制备荧光探针本专利技术的水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针的制备方法包括以下步骤：S1：拌加热二水合柠檬酸三钠溶液、去离子水和1％氯金酸溶液，得到纳米金悬浮液，所述水合柠檬酸三钠与氯金酸溶液的质量比为(5705～2853):1。具体地，在100mL圆底烧瓶中加入11.41g/L二水合柠檬酸三钠溶液、去离子水，然后使用电热套进行加热，并在700rpm的条件下剧烈搅拌；待溶液稍微沸腾后用注射器快速加入1％氯金酸溶液，继续加热搅拌5min；然后停止加热，移开电热套，用机械搅拌以700rpm的速度继续搅拌，自然冷却到室温，得到纳米金悬浮液。最后用棕色样品瓶密封保存在冰箱中备用。S2：混合无水乙醇、水杨酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷，加热搅拌得到交联溶液；所述水杨酸与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:(0.3～20)。具体地，取水杨酸加入到一装有无水乙醇的100mL圆底烧瓶中，搅拌至其完全溶解。随后再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷摇匀后，在机械搅拌条件下，以400r/min的搅拌速度反应30min，得到交联溶液。S3：在步骤S2所得交联溶液中加入纳米金悬浮液和正硅酸四乙酯，继续加热搅拌；所述纳米金、正硅酸四乙酯与水杨酸的质量比为(1～10):(3～8):1。具体地，将步骤S1所得纳米金悬浮液超声分散10min，然后移取超声分散后的纳米金悬浮液和正硅酸四乙酯到步骤S2所得交联溶液中，在30℃下以400r/min的转速搅拌10min。S4：再加入浓氨水和去离子水的混合溶液，继续加热搅拌；所述浓氨水与正硅酸四乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水杨酸‑纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：拌加热二水合柠檬酸三钠溶液、去离子水和1％氯金酸溶液，得到纳米金悬浮液；S2：混合无水乙醇、水杨酸和3‑氨丙基三乙氧基硅烷，加热搅拌得到交联溶液；S3：在步骤S2所得交联溶液中加入纳米金悬浮液和正硅酸四乙酯，继续加热搅拌；S4：再加入浓氨水和去离子水的混合溶液，继续加热搅拌；S5：离心收集步骤S4所得产物，并用无水乙醇进行洗涤，干燥后得到水杨酸‑纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针。

【技术特征摘要】
1.一种水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：拌加热二水合柠檬酸三钠溶液、去离子水和1％氯金酸溶液，得到纳米金悬浮液；S2：混合无水乙醇、水杨酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷，加热搅拌得到交联溶液；S3：在步骤S2所得交联溶液中加入纳米金悬浮液和正硅酸四乙酯，继续加热搅拌；S4：再加入浓氨水和去离子水的混合溶液，继续加热搅拌；S5：离心收集步骤S4所得产物，并用无水乙醇进行洗涤，干燥后得到水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅纳米粒子荧光探针。2.根据权利要求1所述水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤S1所述水合柠檬酸三钠与氯金酸溶液的质量比为(5705～2853):1。3.根据权利要求2所述水杨酸-纳米金掺杂二氧化硅粒子荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小刚，刘锦辉，罗晓燕，郑雪屏，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44