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基于纳米材料的荧光传感器【摘要】本文概述了近年来纳米材料作为荧光小分子载体的研究：主要从改性硅、介孔硅、金纳米三个方面对传感器技术在荧光检测中的应用进行了综述并对未来固体传感器的发展进行了展望。【关键词】荧光化学传感器；共价固定；荧光指示剂荧光化学传感器在生命科学、材料科学和环境科学等领域有许多重要应用是当今化学学科的一个热点和前沿研究领域。然而由于单独的荧光指示剂分子在稳定性和使用寿命上的缺陷近几十年来科学家们致力于研究固载性的荧光传感器。在制备基于固体材料的荧光传感器时首先需要将荧光指示剂分子固定于刚性支持体材料上。这种荧光传感器具有更高的灵敏度和选择性更快的响应速度良好的稳定性和可逆性及较长的寿命但是荧光指示剂的固定化方法对所制得的传感器的寿命、可逆性、重现性、响应时间、检测集团的流失情况、耐光漂白性等起到关键作用[1]。经过几十年的不断努力为了研究灵敏度高选择性好寿命长的荧光传感器人们已经建立了不同的固定化方法归纳起来主要有三大类：机械固定法、静电吸附固定法和共价固定法。机械固定法有时也称物理固定法主要是指通过物理的方法将荧光指示剂染料包埋于惰性多孔材料上制成微米或纳米颗粒或将荧光指示剂的膜材料固定于光纤头或玻片上。静电固定法是利用具有带电基团的刚性支持体来固定带有相反电荷的荧光指示剂主要是采用离子交换树脂或离子交换膜固定带电荷或具有强极性取代基的荧光指示剂[2]。共价固定法是指通过某种化学反应将荧光指示剂共价地键合到支持体材料上键合牢固几乎不被洗脱下来因此可提供超长的稳定性[3]。与前两种固定方法相比较共价固定效果最牢固但是实施过程比较复杂、费时难度较大。目前使用较多的共价固定法是Jordan等提出的光化学共价聚合固定法[4]。目前可作为荧光传感器共价固定载体的有硅纳米颗粒、介孔硅、金纳米粒子、石英玻片、壳聚糖膜等。2009年我们实验小组研究了基于碳纳米管为固体材料的荧光传感器。1.改性硅纳米材料荧光固体材料2001年Lieber实验小组首次报道了硅纳米线作为生物和化学传感器。2005年RicardoAucejo等报道了以勃姆石纳米颗粒为载体吲哚分子为荧光团的荧光探针对氢离子、铜离子、锌离子和ATP、ADP、AMP都具有良好检测性的荧光传感器。2008年Shuit-TongLee教授报道了喹啉衍生物改性的硅纳米材料对铜离子具有良好的选择性和灵敏度相比于分子喹啉衍生物荧光传感器改性硅纳米材料的灵敏度更高检测Cu2+下限为10-8M在Cu2+存在的情况下改性硅纳米材料荧光被淬灭80%酸处理后荧光恢复。对于其它离子Zn2+荧光增强15%Hg2+、Ni2+、Co2+和Fe2+荧光淬灭20%Mg2+、Na+、Ca2+、K+、Pb2+和Cd2+无响应。2009年Shuit-TongLee教授又报道了以胆磺酰胺衍生物改性的硅纳米材料荧光响应作为输出信号以PH值Hg2+、Cl-、Br-的荧光响应作为输入信号的逻辑门装置。2008年SooJinLee等报道了邻二氮杂菲衍生物改性的硅纳米管、介孔硅、硅纳米粒子为载体的荧光传感器。通过实验发现硅纳米管对铜离子的灵敏度最好在Cu2+（2.0×10-4mM）存在下同剂量（10mg）的硅纳米管和硅纳米粒子硅纳米管荧光下降75%硅纳米粒子下降36%表明材料对金属离子的吸附与载体的比表面积和形貌有关系。2009年Estefan??aDelgado-Pinar等制备了以铝硅酸盐纳米粒子为载体的汞离子荧光传感器此体系在水中具有很高的选择性检测下限0.2ppb。2010年WenfengXu等制备了可重复使用的苊改性硅纳米线对锌离子具有良好的选择性和灵敏度当加入10当量的其它离子时并不影响其对Zn2+的选择可作为Zn2+荧光“开-关”由于嘧啶与萘中间N原子的PET作用苊改性硅纳米线荧光很弱当加入Zn2+N原子的给电子能力减弱PET效应被禁阻荧光增强。同年LixuanMu制备了改性硅纳米线PH值荧光开关Guo-JunZhang制备了改性硅纳米线DNA荧光开关。2.介孔硅材料作为载体的荧光固体材料2005年AnaB.Descalzo将蒽修饰在介孔材料表面以氨基作为ATP作用点介孔材料作为识别空腔用来识别ATP检测限达10-6M。与同样条件修饰的氧化硅薄膜和单分子相比灵敏度大大提高。主要是由于介孔材料中分子接受体间的协同效应使阴离子的选择性和灵敏度均得到明显提高协同效应来源于表面修饰分子共同作用也受固体基质本身性状的影响。2007年MinaGuli等利用罗丹明B改性SBA-15使