蛋清模拟生物矿化制备荧光银纳米簇及DNA探针

“大学生创新训练计划项目”立项申请表申请级别：□国家□北京市■学校项目名称：蛋清模拟生物矿化制备荧光银纳米簇及DNA探针负责人：所在学院：联系电话：电子邮件：填表时间：2013.10.20北京理工大学教务处制表大学生创新训练计划项目注意事项1.填写申请级别时，将“□”替换为“■”，或手写打“√”；2.项目负责人应为本科生，鼓励跨年级、跨学科组成项目组；3.项目成员（含负责人）不超过5人,成员中至少有一名非四年级的学生，每名学生原则上不允许同时参加多个项目；4.申报国家级、北京市级项目应明确指导教师，指导教师应具备中级以上职称,每位指导教师同时指导的项目原则上不能超过两项；5.经费预算严格按照通知要求进行申请，最终以专家委员会批准的额度执行；6.项目周期统一为一年。大学生创新训练计划项目-1-负责人情况姓名性别学号学院专业班级手机固定电话电子邮件个人介绍项目基本信息项目名称蛋清模拟生物矿化制备荧光银纳米簇及DNA探针项目周期一年所属一级学科化学项目组姓名性别学号学院专业手机小组成员（不超过4人）指导教师姓名性别职称学院职务手机吕桂琴女副教授化学学院13671105616大学生创新训练计划项目-2-一、项目介绍（一）研究目标发展一种合成荧光银纳簇的新方法。采用易得的生物蛋白材料蛋清，无需其他还原剂，调节pH值后，通过最简便的锅孵化法制备了荧光银纳簇。（二）研究背景及现状利用蛋白和酶也成功合成了金／银荧光纳簇：同时核酸用于合成银纳簇。更简便的方法是利用牛血清蛋白本身的生物矿化作用．无需另加还原剂能直接合成金纳簇16l。而同样简便的方法合成荧光银纳簇未见报道。金／银纳簇具有独特的光电性能．是重要的无机纳米材料，具有广泛的应用，如催化旧．组装光元件。生物传感和生物成像等．同时也是重要的金属离子探针和小分子探针12l伽。而类似的阴离子探针文献报道相对较少。氰离子能通过配位作用蚀金纳簇．基于此原理“u等发展了一种新型的金纳簇氰离子荧光探针例．氰化物是引人关注的环境污染物，因此建立新的分析方法仍具有实际意义。（三）工作原理和方案设想该合成方法类似于自然界的生物矿化现象,环保经济：生物分子捕获无机离子．在功能性分子作用下进行矿化过程。高分辨透射电镜分析表明纳簇的粒径小于2nm。紫外一可见吸收光谱和荧光发射光谱分析表明这种银纳簇能快速响应氰离子，导致吸光度减弱．并伴随荧光猝灭。检测限为1．2m01．L-l，低于世界卫生组织推荐的饮用水标准(氰化物浓度不高于2．7仙m01．L-1)。贵金属金／银纳簇(gold／silvernanoclusters)由数个或几十个原子构成。其粒径小于3nm．其光电性能不同于其自身的纳米粒子f粒径3。100nml：金／银纳米粒子的导电子被局域于电子的平均自由程而呈特有的表面等离子共振现象：而金／银纳簇的导电子被局域于电子的费米波长(波尔半径)．导致离散的电子跃迁和光致发光M。巯基小分子保护的贵金属纳簇通过还原(NaBH4作还原剂)金属离子制备闻。富含配位基团fNH：，COO_)并具有特别结构特性的聚合物常用于合成贵金属荧光纳簇。生物矿化现象是自然界的一种常见现象。利用这一自然现象可合成贵金属纳簇闭。基于此原理．我们发展一种合成荧光银纳簇的新方法。采用易得的生物蛋白原料一蛋清．无需另加还原剂，通过控制pH值，利用生物分子自身的生物矿化功能，一锅孵化法直接合成了荧光银纳簇：蛋清蛋白捕获银离子。在功能蛋白的作用下逐渐矿化．生成银纳簇。该合成方法无需使用合成金／银纳簇通用的还原剂硼氢化钠有毒试剂)，环境友好且经济。合成的银纳簇荧光性能稳定。此银纳簇能响应氰离子。基于氰离子的选择性荧光响应实现氰离子的检测。方法具有较高的灵敏度和选择性．同时具有较好的线性关系．能实现低浓度氰化物的检测。检测下限符合实践要求。二、项目自我评价（一）创新点采用易得的生物蛋白原料一蛋清．无需另加还原剂，通过控制pH值，利用生物分子自身的生物矿化功能，一锅孵化法直接合成了荧光银纳簇：蛋清蛋白捕获银离子。在功能蛋白的作用下逐渐矿化．生成银纳簇。该合成方法无需使用合成金／银纳簇通用的还原剂硼氢化钠有毒试剂)，环境友好且经济。合成的银纳簇荧光性能稳定（二）实现的可能性与可操作性贵金属纳簇显示特别的光电性能。成为近年来最热门的研究领域之一。这种金属纳簇是介于原子和纳米粒子之间的实体。具有光致发光性能。其发光光谱强烈依赖于尺度效应和表面配位情况．因此荧光金，银纳簇的合成需选用合适的表面配位基团和组装材料。尽管含有巯基。氨基，羧基和核酸碱基等官能团的功能分子被广泛应用于合成金银荧大学生创新训练计划项目-3-光纳簇．但多数要使用强还原剂硼氢化钠．所以既不环保也不经济。蛋白分子富含巯基，氨基．和羧基功能基团。并具有多级结构特性．这种功能性基团和结构特点有利于纳簇的形成阀。值得特别注意的是蛋白分子具有生物矿化功能。鸡蛋是人类食物的重要蛋白来源，蛋清由多种蛋白组成。我们发现蛋清蛋白具有良好的生物矿化功能．利用蛋清很方便地合成了荧光银纳簇。合成方法简单．无需严格的条件控制。所需仪器为高分辨透射电子显微镜(JEM．2010，日本电子株式会社)，紫外一可见分光光度计(PerkinElmer，USA)，FL4500荧光分光光度计(Hatachi，Japan)，电感耦合等离子质谱仪(IcP‰s，A西lent7500)。实验试剂以蛋清、缓冲溶液(2mmol·L一，醋酸钠，用氢氧化钠调节pH值)、AgN03溶液为主，合成简单，操作性适中。（三）可能存在的问题目前，DNA荧光探针要解决的问题是提高灵敏度，增强光稳定性，降低合成成本。不同的DNA荧光探针各有优缺点，有机类染料中近红外染料具有一定的优势，尤其是近红外菁染料将会更多的被合成并应用于生物分子的检测，其光稳定性有待提高。三、预期成果本次的科技创新课题，我小组主要研究创新项目材料的制作方法、过程以及步骤，希望经过多次的实验以及改进寻找到一个更合适新颖的方法得到所需材料。最后的成果我们打算主要以论文的形式展示实验的研究成果，同时配合幻灯片介绍研究的科学思想以及材料的制作过程。经费预算支出项目金额（元）1、材料、设备费（列出明细）（1）硝酸银620（2）玻璃仪器380（3）（4）2、测试、化验、加工费3、图书资料费4、调研差旅费5、论文、专利费6、邮寄费合计：1000注：经费支出范围限以上所列六项，其它费用不予报销大学生创新训练计划项目-4-学院审批意见主管签字（盖章）：年月日专家委员会评审意见同意立项级别：□国家□北京市□学校评审专家签字：年月日