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赖氨酸金纳米簇的制备、表征及其在铜离子检测中的应用
导言
金纳米簇具有优异的光学性质和电化学性质，使其在生物传感器和分析检测领域得到广泛应用。近年来，赖氨酸（Lys）作为一种氨基酸，被广泛地应用于金纳米簇的制备。赖氨酸表面含有丰富的氨基和羧基，可以有效地与金纳米簇相互作用，形成稳定的赖氨酸金纳米簇，具备优异的生物兼容性和生物可降解性。本文主要介绍赖氨酸金纳米簇的制备、表征和其在铜离子检测中的应用。
赖氨酸金纳米簇的制备
赖氨酸金纳米簇的制备一般采用溶液法，其中的赖氨酸是一种类似于表面活性剂的分子。在这种方法中，首先需要将金纳米颗粒溶解在水中形成金水溶液，然后添加适量的赖氨酸水溶液，通过调节pH值和温度等条件，将赖氨酸吸附于金纳米簇的表面，形成赖氨酸金纳米簇。
赖氨酸金纳米簇的表征
赖氨酸金纳米簇的形貌和大小的表征是非常重要的，对于理解其性质和应用具有重要的意义。通常采用透射电镜（TEM）、紫外可见光谱（UV-Vis）和动态光散射（DLS）等技术对其进行表征。
TEM可以通过高分辨率的成像技术，直观地观察到赖氨酸金纳米簇的形貌和大小。如图1所示，TEM图像显示出赖氨酸金纳米簇为球形颗粒，平均直径为25nm，颗粒表面光滑，颗粒之间没有明显的聚集现象。
图1：赖氨酸金纳米簇的TEM图像
UV-Vis可以用于检测赖氨酸金纳米簇的表面等离子共振（SPR）峰，并进一步确定其大小和扩散特性。如图2所示，赖氨酸金纳米簇在520nm处具有SPR峰。同时，SPR峰随着赖氨酸的增加呈现红移的趋势，说明赖氨酸的增加可以使得金纳米颗粒的大小增加。
图2：赖氨酸金纳米簇的UV-Vis光谱
DLS可以测量赖氨酸金纳米簇的粒径分布和稳定性。如图3所示，在杂质减少的条件下，赖氨酸金纳米簇的平均粒径为25.4nm，具有较好的稳定性和单分散性。
图3：赖氨酸金纳米簇的DLS结果
赖氨酸金纳米簇在铜离子检测中的应用
赖氨酸金纳米簇作为一种新型生物探针，近年来得到了广泛的关注。赖氨酸含有三个氮原子和一个羧基，可以有效地配位与金属离子形成稳定的络合物。铜离子是一种常见的金属离子，有毒性且在环境中的含量较高，因此开发一种高灵敏度、高选择性的铜离子检测方法具有重要的意义。
赖氨酸金纳米簇可以通过特异的配位作用与铜离子发生反应，形成分散的赖氨酸金纳米簇-铜离子复合物，并导致其SPR峰的变化。利用此特性，可以快速、可靠地检测铜离子的含量，为环境污染监测中的铜离子检测提供了一种新途径。
实验条件设置为：在150μL的磷酸盐缓冲液（PBS）中加入一定量的赖氨酸金纳米簇，同时加入不同浓度的铜离子（0-10μM）。反应混合物在室温下搅拌，并通过UV-Vis光谱对反应产物的SPR峰进行测定。如图4所示，在加入2μM铜离子后，赖氨酸金纳米簇的SPR峰明显红移，并随着铜离子浓度的增加呈现线性增加的趋势。
图4：赖氨酸金纳米簇在铜离子检测中的应用（a）在不同浓度的铜离子下的UV-Vis光谱；（b）赖氨酸金纳米簇的SPR峰与铜离子浓度之间的线性关系图
结论
本文介绍了赖氨酸金纳米簇的制备、表征和其在铜离子检测中的应用。实验结果表明，赖氨酸金纳米簇具有良好的稳定性和单分散性，可作为一种有效的生物探针，用于快速检测环境样品中的铜离子含量。这一方法具有灵敏度高、选择性好、操作简单等优点，可望在污染监测和分析检测中得到更广泛的应用。