纳米材料传感器在有机磷农药残留检测中的研究进展

有机磷农药(OPs)作为毒性大的农药之一,具有使用范围广、使用量大以及对人体健康危害大等显著特点。随着人们对健康生活的向往和不断追求,构建准确、灵敏、便捷和快速的OPs残留分析检测传感器显得尤为迫切和重要。由于纳米材料具有独特的光学、电化学和生物学等性质,基于纳米材料构建的OPs检测传感器具有灵敏、高效和经济等优点。本文综述了2015-2023年国内外基于稀土掺杂上转换纳米材料、金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、碳纳米材料和量子点纳米材料检测OPs残留的传感器,为后续开发基于纳米材料的OPs多残留检测传感器提供思路和依据。

稀土掺杂上转换纳米材料在金属离子检测领域中的应用

重点综述了基于稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)构建荧光共振能量转移(FRET)体系或发光共振能量转移(LRET)体系来实现对金属离子定量分析检测的研究进展,并对REEs-UCNPs在生物医学、卫生分析和环境检测等领域应用的未来发展趋势进行了展望。

稀土掺杂上转换纳米材料在农药残留检测中的应用

随着农药应用的日益广泛,农药残留对人群健康和环境污染带来的潜在危害日益凸显出来。由于农药残留具有残留量低,样品基底成分复杂等特点,因此,构建对农药残留进行灵敏、准确、稳定、简便、快速的微量甚至痕量检测方法已成为一个热点研究领域。稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为一种非常重要的具备反斯托克斯发光的稀土发光材料,化学稳定性和光稳定性好,具有发射峰窄、毒性低、量子产率高等显著优势。近些年来,用REEs-UCNPs作为荧光探针在分析检测领域备受关注。重点综述了基于REEs-UCNPs的免疫分析法和荧光分析法对农药残留进行检测的研究进展。以期为后续建立和发展灵敏、简单、快速以及低成本的农药残留检测方法提供思路,从而为人类健康、农业生产以及生态文明建设保驾护航。

亲水性CIT-NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子的制备及其发光性能研究

采用溶剂热法制备了油溶性稀土掺杂上转换纳米粒子NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+),并利用TEM、XRD、IR、荧光光谱法等考察了反应温度、反应时间、掺杂比等反应条件对纳米粒子形貌、结构、发光性能的影响。结果表明,在反应温度为300℃、反应时间为50 min、稀土离子掺杂比为NaYF_(4)∶20%Yb^(3+),2%Ho^(3+)条件下,制备出的油溶性NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子呈标准六方晶型,尺寸均一、单分散性好,平均粒径为31.55 nm。通过表面配体交换法成功将柠檬酸修饰在其表面,转为亲水性CIT-NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子。

基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究

目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。

稀土元素掺杂上转换纳米材料在卫生分析领域中的应用

稀土元素掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具备反斯托克斯发光的独特转换性质,具有光学/化学稳定性好、荧光寿命长、激发光生物组织穿透深度大,且对组织损伤小等显著优点,近年来在卫生分析领域的研究和应用获得了广泛的关注。本文重点综述了REEs-UCNPs对卫生样品中金属离子、有机小分子、激素、生物毒素、活性氧自由基和生物大分子等分析检测的最新研究成果及进展,展望了REEs-UCNPs进一步的研究开发及应用。

NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)稀土掺杂上转换纳米材料的制备与条件优化

利用溶剂热法制备油相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+),经“超声去油”后得到水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+),并对稀土离子掺杂比例、反应温度、反应时间和油酸体积分数进行条件优化,通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和分子荧光光谱仪(MFS)对其进行表征。结果表明,当稀土离子掺杂比例为NaYF_(4)∶25%Yb^(3+),0.3%Tm^(3+),反应时间为60 min,反应温度为300℃,油酸体积分数为20.6%时,合成的水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)为六方晶型结构,六边形两平面间的平均粒径大小约为50 nm,形貌均匀、尺寸均一、分散性良好,980 nm近红外光激发下,在452和478 nm处荧光强度最大,且发出明亮的蓝色荧光。水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)的成功制备为其后续在细胞成像、生物传感以及检测方面的应用奠定了基础。

Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换纳米功能材料的制备与设计优化

为合成单分散、形貌尺寸均一、高上转换发光的稀土上转换纳米功能材料,本文以稀土氯化物为反应前驱体,采用溶剂热法合成Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换发光纳米材料,并对稀土元素掺杂比例、反应时间、反应温度、油酸体积分数等影响材料结构、形貌和发光性能的条件进行了优化。结果表明,最佳稀土元素掺杂比例为78%Y^(3+)∶20%Yb^(3+)∶2%Er^(3+),反应时间90 min,反应温度300℃,油酸体积分数15.5%。在最佳条件下,本研究合成的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料形貌呈六方晶型,直径约为30 nm,与标准卡片匹配良好;在980 nm近红外光激发下,该纳米材料在529 nm、542 nm以及657 nm处均可以观察到Er^(3+)的特征发射峰,且发射出明亮的绿色荧光。本研究为后续制备修饰有不同功能基团的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料及其应用奠定了基础。

稀土掺杂的上转换纳米材料的生物毒性与其作用机制研究进展

稀土掺杂的上转换纳米材料(rare-earth-elements-doped upconversion nanoparticles,REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具有独特而优异的反斯托克斯发光特点,与传统荧光材料相比,具有发光强度高、荧光寿命长、激发能量低、组织穿透能力强和生物相容性好等优点。近年来,REEs-UCNPs在生物医学、活体荧光成像、太阳能电池和卫生检测等领域应用日益广泛,其环境和人群暴露日益突出。随着纳米毒理学的深入研究,REEs-UCNPs的生物学毒性效应以及对环境和人类健康的影响逐渐被研究者关注,然而目前有关REEs-UCNPs的生物学毒性的报道较少。本文综述了近年来有关REEs-UCNPs在生物体内的吸收-分布-代谢-排泄、生物毒性、毒作用机制与影响因素等方面的研究进展,以期为REEs-UCNPs的进一步开发、应用和深入研究提供思路和参考依据。

基于CZE-ICP-MS联用技术的碲化镉量子点形态分析方法建立及应用

通过水相法合成了谷胱甘肽和半胱氨酸修饰的水相碲化镉量子点(L-GSH/L-Cys-capped CdTe QDs),构建了一种毛细管区带电泳-电感耦合等离子体质谱联用方法(CZE-ICP-MS),实现了CdTe QDs及其降解产物(Cd^(2+)和TeO_(3)^(2-))的分离分析。单次进样可以同时对CdTe QDs,Cd^(2+)和TeO_(3)^(2-)进行定量分析。利用构建的CZE-ICP-MS方法对合成的L-GSH/L-Cys-capped CdTe QDs进行纯化效果表征,并对商品化CdTe QDs进行质量评价。该方法为CdTe QDs的合成过程控制、纯化效果、降解规律及毒代动力学研究提供了途径。

稀土掺杂上转换纳米材料在兽药残留检测领域的应用

食品和环境中兽药残留问题时有发生,对人类健康构成很大的潜在威胁。随着人们对美好生活和同一健康的向往和不断追求,对微量甚至痕量兽药残留的分析检测已显得日益迫切和重要。因此,构建对兽药残留进行灵敏、准确、稳定、简便、快速检测的方法已成为一个热点研究领域。稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为一种新兴的纳米荧光材料,具有独特的反斯托克斯发光性质,由于其具有荧光寿命长、光散射小、激发光生物组织穿透深度大且对组织损伤小等显著优点,在分析检测领域逐步凸显出巨大优势。本文重点介绍了基于REEs-UCNPs构建荧光共振能量转移核酸适配体传感器、磁性纳米颗粒结合核酸装配体传感器、荧光免疫探针以及现场快速检测等在兽药残留检测方面的研究进展,并对其应用前景进行了探讨和展望。

稀土掺杂上转换纳米粒子的表面功能化修饰及其生物应用

稀土掺杂上转换纳米粒子(RED-UCNPs)作为一种新型高效的上转换发光纳米材料,具有反斯托克斯位移大,发射光谱窄、发光寿命长、材料毒性低等优点,已成为荧光标记、光动力学治疗、生物成像和构建生物传感器等领域的研究热点。然而,目前广泛使用的溶剂热法合成的RED-UCNPs生物相容性和亲水性差,而且不具备与生物分子之间相偶联的活性基团,因此对RED-UCNPs进行表面功能化修饰就显得格外重要。本文重点综述了RED-UCNPs的表面功能化修饰的类型及其应用现状,为RED-UCNPs的进一步研究开发和应用提供思路和参考依据。

量子点在卫生分析领域中的应用

量子点(QDs)作为一种新型的半导体纳米材料,由于其具有斯托克斯位移大、生物相容性好、抗光漂白、荧光寿命长、光催化活性强等优异的光化学特性,以及独特的介电限域效应、库伦阻塞效应等电学特性,近年来在卫生分析领域的研究和应用获得了广泛关注。本文重点综述了QDs对卫生样品中离子、小分子化合物(抗生素、生物毒素等)、生物大分子、微生物等分析检测的最新研究成果及进展,为QDs的进一步研究开发及应用提供新的参考方向及思路。

聚丙烯酸-NaGdF_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶的合成及其性能研究

利用溶剂热法合成了稀土掺杂上转换纳米材料Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+),考察了稀土离子掺杂比例、反应时间、反应温度与氟离子掺杂浓度等实验条件对纳米材料的形貌、粒径、稳定性以及荧光强度的影响。通过配体交换法使聚丙烯酸(PAA)与材料表面疏水油酸分子交换,合成亲水性PAA-Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶。通过X射线衍射、透射电镜、傅里叶红外光谱、Zeta电位对纳米晶进行表征。结果表明,在稀土离子掺杂比为Gd78%:Yb20%:Er2%,反应温度300℃,反应时间60 min,氟离子掺杂浓度2 mmol/L的条件下,合成的Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)呈标准六方相,单分散性良好,尺寸均一,直径约为25 nm;在980 nm近红外光激发下,在542 nm处发出明亮绿色光。PAA成功取代油酸修饰在Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)表面,PAA-Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶仍为六方晶型,分散性良好,尺寸约为45 nm,同样在542 nm处发出明亮绿色荧光。