-

李帮林副教授、李念兵、罗红群教授ES&T:纳米金侵染水凝胶用于环境中汞离子浓度的便携监测和高通量分析

2021-12-16

纳米材料由于其优异的性能,在分析检测领域受到广泛的研究。然而,传统基于纳米材料的分析方法受限于探针材料稳定性较差、抗干扰能力弱等缺点,在应用于复杂环境样品分析时往往出现假阳性或假阴性信号,使得分析方法的重现性和灵敏度均受到较大影响。对此,目前较多课题组开展非液相纸基传感技术,但该类方法仅将纳米材料作为显色探针,无法更进一步的降低分析方法的检出限。水凝胶是一种非液相介质,具有廉价、可扩展性强、方便操控等优点,有望基于该材料发展一种新分析测量基底,解决目前纳米传感领域的部分难题。


基于此,李帮林副教授、李念兵、罗红群教授等人基于反应实验条件的优化和简便操作步骤的设计,该文提出一种纳米金染色水凝胶策略,并将其发展为一种抗干扰作用强、操作简便且廉价,对水体中汞离子检测的便携式分析和实验中室高通量测量的新方法。


est.jpg


该研究工作前期充分考虑到环境实际样品中的复杂因素(含有共存盐和生物小分子等等)会影响纳米材料在水相体系中的稳定性,极大地削弱纳米探针在传感领域的应用,该工作提出可利用纳米材料在非水相体系中的原位生长过程来消除共存物质的潜在影响,发展等离子体金纳米颗粒染色的水凝胶系统,实现Hg离子的便携式、高通量分析,并应用于实际环境样品的检测。该工作的主要亮点包括:1)明确半胱氨酸-琼脂糖引导纳米粒子原位生长机制,优化分析条件和操作过程,构建等离子体金纳米颗粒染色的水凝胶系统;2)发现二价Hg离子可通过巯基与半胱氨酸的强相互作用结合,随后金汞齐作用会显著影响原位生长的金纳米粒子尺寸与形貌,调控纳米金在凝胶相中的等离子体共振吸收效应。基于该方法,该工作提出可开发一种简单、便携式传感装置,实现水体中二价Hg离子的快速、可视化分析,有效地提高传感策略的实际应用价值。除此之外,该方法以水凝胶为检测基底,利用金纳米粒子在凝胶相中的原位生长,可有效地减少共存物质的干扰,提高分析方法的重现性;3)水凝胶系统可实现对水体中Hg离子的富集以及凝胶的重复利用,提高分析方法的灵敏度和降低应用成本。论文最后对该分析方法的前景进行了展望,发现该金纳米变色水凝胶系统有望构建一种多目标物的识别平台,不仅可用于含未知重金属离子废水的监测,而且还可通过引入生物特异识别作用,构建生物传感策略,应用于疾病的早期诊断。


该文章发表在国际知名期刊Environmental Science & Technology上,西南大学2019级本科生杜小娟为本文第一作者。


DOI: 10.1021/acs.est.1c07217

分享