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摘要：本文主要利用DNA序列上的巯基与金纳米粒子之间的特异性亲和作用制得DNA-AuNps的探针。在汞离子存在的条件下，DNA序列上的胸腺嘧啶和汞离子之间具有高亲和性，使得两者之间形成胸腺嘧啶–Hg2+–胸腺嘧啶（T–Hg2+–T）配位化学键。这种化学键的形成会使得两条原本不杂交的互补且含有多个胸腺嘧啶的单链DNA实现杂交，从而引起金纳米粒子的的聚集，进而使得溶液的颜色发生变化或者溶液中有沉淀生成。本文就是利用这种原理来检测水中汞离子的，为了进一步验证实验结果，我们又通过测定金纳米粒子的LSPR峰位移变化来进行验证实验的可行性，之后，我们又从温度，孵育时间，盐浓度，探针几个方面研究了其对Hg2+检测的影响，从而确定了最优的反应条件。38402
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毕业论文关键词：金纳米粒子、探针、T-Hg2+-T配位键
The visual detection of mercury ion in water
Abstract: By constructing two DNA modified Au nanoparticle probes, mercury ions are determined with naked eyes. Experiment conditions including reaction temperature, hybridization time, probe concentration, and salt concentration are optimized.
Keywords: gold nanoparticles; probe; T-Hg2+-T coordination chemistry
前言
近些年来，科学技术的迅速发展使得经济得以蓬勃发展，但与此同时，环境污染成为人类面临的一大难题。尤其是重金属离子的污染，比如汞，汞是唯一在常温下呈液态的金属，有流动性，是一种易于挥发的元素，具有扩散性和较大的脂溶性。汞是一种累积性毒素，即长期少量的吸入会在人体中蓄积起来慢慢地对人体造成损害[1]。汞会对环境造成极大的危害，汞进入水中以后，在厌氧微生物的作下可以转化为极毒的有机汞，生物体从环境中摄取后在体内大量积累，并且通过生物的生物链富集浓缩，人吃了受汞污染的水产品后，其中的甲基汞就会在脑中积聚，主要累及中枢神经系统、消化系统及肾脏，此外对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响。严重危害人体健康。大量的汞会随着人类活动而进入环境，并随着水循环回归入水体。含汞49.8~99.7 nM /L的水能使鱼中毒，含汞超过149 nM/L时，能使水生虫类中毒，而水中汞含量超过249.2 nM/L时，可使人中毒死亡。汞的污染物在水溶液中以二价态汞离子的形式存在，它是各种汞形态转化的枢纽，因此水溶液中二价态汞离子的分析测定对人类环境有着重要的意义，这就要求必须对汞离子实现快速精确的检测。
目前，对汞离子的检测方法有很多种，其中电极法[2-4]和电化学传感器[5-8]被广泛应用；基于有机发色团或荧光团，共轭聚合物，寡核苷酸，脱氧核酶，蛋白质，薄膜，和纳米粒子（NPS）基础上的各类生物传感器也被应用于汞离子的检测[9]，还有就是原子吸收[10-13]，原子荧光[14-17]，拉曼光谱法[18-20]来检测汞。虽然，这些方法中有些完全可以满足精确度和快速检测的要求，如Hg2+的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），但由于对人员的要求和繁琐的操作过程使得此项技术难以实现现场的快速检测，因此也不能被广泛的应用。随着纳米技术的逐渐成熟以及纳米材料的产生，使得纳米材料因其特殊的物理化学性质被应用于多功能生化传感器从而实现对汞的检测。其中金纳米粒子因其与某些物质混合可以使其拉曼散射信号增强被广泛应用，通过金纳米粒子修饰的电极以及传感器可以用于汞的检测。此外，金纳米粒子还可以通过与DNA序列上的胸腺嘧啶与汞离子形成胸腺嘧啶–Hg2+–胸腺嘧啶（T–Hg2+–T）配位化学键来检测汞离子，本文就是采用这样的方法来实现对汞的裸眼检测，通过汞离子与DNA-AuNps探针的特异性相互作用使得含有汞离子的样品溶液的颜色发生变化，从而实现了对汞离子的裸眼检测。