Development of a strategy for the optical detection of anions in water by using surface-modified gold nanoparticles

使用表面修饰的金纳米粒子开发光学检测水中阴离子的策略

基本信息

项目摘要

A strategy will be developed in this research project for the optical detection of inorganic anions in water relying on the immobilization of known anion receptors on the surfaces of water-soluble gold nanoparticles. In the absence of their respective analytes, these nanoparticles will reside in solution in non-aggregated form and their size will give rise to a plasmon resonance causing the solution to exhibit a characteristic color. This color will change in the presence of suitable inorganic anions because of nanoparticle aggregation. Aggregation will be caused by specific interactions between the receptors bound to the surface of the nanoparticles and their anionic substrates. Advantages of such systems are the detection sensitivity, which is an effect of the multivalent interactions underlying nanoparticle aggregation and the detection selectivity, which can be controlled by the type of surface-bound receptor. Anion receptors that will be used will either be based on the anion-binding cyclopeptides developed in the own group or on other described types of receptors. The work will mainly aim at the detection of anionic water constituents typically present in drinking or ground water such as sulfate, phosphate, and chloride anions. In addition, toxic arsenate anions will also be considered as analytes. Systematic investigations involving the variation of surface composition of the nanoparticles and the type of bound receptor will show whether the concept underlying this project will allow the detection of anions in their relevant concentrations in water with sufficient selectivity even in the presence of potentially competing analytes. Thus, it should be possible to estimate at the end of the project whether practical applications exist for such detection systems, for example for the facile qualitative detection of arsenate in drinking water.
在本研究项目中,将开发一种策略,用于水中无机阴离子的光学检测,该方法依赖于将已知的阴离子受体固定在水溶性金纳米颗粒表面上。在不存在它们各自的分析物的情况下,这些纳米颗粒将以非聚集形式存在于溶液中,并且它们的尺寸将引起等离子体共振,导致溶液表现出特征颜色。由于纳米颗粒聚集,该颜色将在合适的无机阴离子存在下改变。聚集将由结合到纳米颗粒表面的受体与其阴离子基质之间的特异性相互作用引起。这种系统的优点是检测灵敏度,这是纳米颗粒聚集和检测选择性的基础上的多价相互作用的效果,这可以通过表面结合受体的类型来控制。将使用的阴离子受体将基于在自己的组中开发的阴离子结合环肽或基于其它描述类型的受体。这项工作将主要针对检测饮用水或地下水中通常存在的阴离子水成分,如硫酸根,磷酸根和氯离子。此外,有毒的砷酸根阴离子也将被视为分析物。涉及纳米颗粒的表面组成和结合受体的类型的变化的系统调查将显示,该项目的概念是否将允许检测的阴离子在其相关浓度的水具有足够的选择性,即使在潜在的竞争分析物的存在下。因此,在项目结束时,应该能够估计这种检测系统是否有实际应用,例如,是否能够对饮用水中的砷酸盐进行简单的定性检测。

项目成果

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