铅离子诱导金纳米粒子间的能量转移

                                                              铅离子诱导金纳米粒子间的能量转移

        铅污染是一种分布广泛的重金属污染，它能导致人体肾脏损伤和智力发育迟滞。因此，发展简单灵敏的实时监测环境中Pb²⁺污染的方法意义重大。目前，基于脱氧核酶的铅离子传感器由于其高灵敏度和高选择性被广泛地用于测定水中Pb²⁺。例如Lu等利用脱氧核酶建立了一系列比色法和荧光共振能量转移法用于测定Pb²⁺。Pb²⁺脱氧核酶是由一个酶及底物链构成，当Pb²⁺存在时，脱氧核酶可以催化底物链发生特异性的水解断裂。这一特性常被用来控制纳米粒子聚集和荧光共振能量转移供受体之间的距离。在这些方法中，灵敏度和选择性都较好，但是由于所用脱氧核酶发生特异性水解断裂的过程需要严格的反应条件，使得操作过程比较复杂。

        研究发现，Pb²⁺由于具有与G-四链体结构空腔尺寸适合的离子半径(r =0.129 nm)以及与碱基的强配位作用，能与富含G碱基的寡聚核苷酸链形成稳定的G-四链体结构。近来有研究报道，凝血酶适配体(Thrombin-bindingaptamer，TBA，5′-GGT TGG TGT GGT TGG-3′) 就可以选择性地与Pb2+形成G-四链体。

       刘春等人在TBA DNA的5′端修饰上荧光染料FAM作为能量供体，未修饰且带负电荷的金纳米粒子作为能量受体。在自由缠绕状态下，TBA由于其单链DNA结构暴露出碱基，碱基易与AuNPs形成 Au N 共价键，因而与AuNPs之间具有强烈的亲和力，使得TBA很容易被吸附到金纳米粒子表面。通过TBA在金纳米粒子表面的吸附，修饰于TBA上的FAM染料分子可以靠近金纳米粒子，发生从FAM到金纳米粒子表面的能量转移，使得FAM染料的荧光被猝灭。当加入Pb²⁺后，TBA由于含有9个G碱基，它们能与Pb²⁺特异性结合，使TBA从自由缠绕结构转变为G-四链体。由于G-四链体中暴露在外的是带负电荷的磷酸盐骨架，它们与带负电荷的金纳米粒子之间能产生强烈的静电排斥力，显著增加了TBA上携带的染料分子与金纳米粒子之间的距离，减弱了染料分子与金纳米粒子之间的表面能量转移，体系的荧光信号得到恢复。在一定范围内，形成四链体的程度与Pb²⁺加入浓度成正比，使得体系的荧光强度也与Pb²⁺浓度成正比，据此建立了基于表面能量转移的分析方法用于定量测定水中的Pb²⁺的方法。