金納米棒光學探針應用于過氧化氫檢測及多酚化合物的抗氧化活性的評價

摘 要：以金納米棒為熒光探針，基于H2O2對金納米棒的氧化作用，導致金納米棒的熒光光譜發生變化，建立一種對H2O2檢測以及評價多酚化合物抗氧化能力的新方法。采用透射電鏡（TEM）和局域表面等離子共振（LSPR）光譜對金納米棒進行表征。在最佳實驗條件下，H2O2氧化金納米棒使其719 nm處的熒光峰下降，且H2O2濃度在2.0×10 6～3.5× 10 5mol/L范圍內與熒光強度呈線性關系，檢出限為8.0×107 mol/L（S/N=3）。進一步在該體系中加入多酚化合物，利用其具有清除活性氧的能力，可使金納米棒的熒光信號的恢復，從而評價化合物的抗氧化能力。以芒果苷（MGF）、白藜蘆醇（RSV）、瑞香素（DAP）研究此體系對活性氧的清除作用，抗氧化能力依次為：MGF>RSV>DAP，此結果與DPPH法的檢測結果相符。

關鍵詞：金納米棒； 熒光； 過氧化氫； 多酚化合物； 抗氧化

1 引 言

金納米棒具有獨特的光學性質，其可調的表面等離子共振（LSPR）特性使其在材料學、生物醫學、疾病診斷和治療、分析應用等領域得到廣泛應用^[1，2]。如利用其LSPR性質來進行有機小分子的檢測^[3]、抗體抗原的免疫分析^[4]、腫瘤標記物的檢測^[5]等。金納米棒通過表面功能化修飾，也可應用于重金屬離子的分析， Rex等^[6]利用Hg與金納米棒的融合形成汞合金，使金納米棒的吸收光譜強度下降并發生藍移，從而實現了水樣中Hg的高靈敏檢測。此外，金納米棒具有獨特的熒光性質，其熒光強度隨著長徑比的增大而增強^[7]。ElSayed等^[8]研究表明，金納米棒變形為短棒狀或球體是由于不穩定的（110）晶面轉換為穩定的（100）和（111）晶面。Gnecco等^[9]研究了過氧化氫對金納米棒的氧化作用機理，發現氧化過程中金納米棒逐漸變形為球體。然而，應用其熒光性質進行分析研究仍較少，Li等^[10]利用金納米棒的熒光光譜實現了對DNA雜交的檢測。本研究組的前期研究中發現金納米棒在近紅外光區具有獨特的熒光峰，其峰型尖而靈敏，且背景干擾小，因此，利用該區域的熒光信號進行定量分析具有重要的應用價值。

H2O2常作為研究活性氧的模型分子，目前，檢測H2O2的方法有光譜法^[11]、色譜法^[12]、化學發光法^[13]和電化學方法^[14]等，但普遍存在靈敏度不高或穩定性不足等缺點，開發靈敏、簡便、響應迅速的檢測H2O2的傳感方法是近年來的研究熱點^[15]。多酚化合物芒果苷（MGF）、白藜蘆醇（RSV）、瑞香素（DAP）是植物中重要的生物活性物質，具有良好的抗氧化清除自由基能力以及其它多種生物活性^[16]。因此，本研究以金納米棒為熒光探針，利用H2O2侵蝕金納米棒，導致其近紅外光區熒光光譜的下降，建立一種檢測H2O2的新方法；利用多酚化合物具有清除活性氧的能力，可減弱H2O2對金納米棒的氧化侵蝕作用，導致熒光強度恢復，根據金納米棒熒光強度的變化，建立評價多酚化合物抗氧化活性的方法（檢測機理見圖1），同時采用DPPH自由基清除實驗方法進行對照實驗。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

Cary 5000紫外可見近紅外分光光度計（美國瓦里安技術有限公司）；Zetasizer Nano納米粒度儀（英國馬爾文儀器有限公司）；JEOL2100F場發射透射電鏡（日本電子公司）。

氯金酸（上海國藥集團化學試劑有限公司）；十六烷基三甲基溴化胺（上海源聚生物科技有限公司）；白藜蘆醇、瑞香素、芒果苷（南京澤朗醫藥有限公司）；H2O2（廣州化學試劑廠）；DPPH（美國Sigma公司）；其它試劑均為分析純；實驗用水均為去離子水。

2.2 實驗方法

2.2.1 金納米棒的制備與表征 參照文獻 [17]采用晶種生長法制備金納米棒。用紫外可見近紅外分光光度計和TEM 對其進行表征。經兩次離心（1000 r/min）分散在少量水中，超聲15 min，作為儲備液。

3.3 基于金納米棒熒光光譜對多酚化合物抗氧化活性的檢測

如圖5所示，在相同條件下，金納米棒 H2O2檢測體系中加入多酚化合物，隨多酚化合物的增加，金納米棒的熒光強度有所恢復，表明了多酚化合物清除溶液中H2O2，減弱H2O2對金納米棒的氧化作用，使金納米棒的熒光強度恢復。不同多酚化合物清除活性氧能力不同，金納米棒的熒光恢復程度也不同。納米棒熒光強度依次為： MGF>RSV>DAP，表明多酚化合物的抗氧化能力為：MGF>RSV>DAP。在低濃度多酚化合物作用下，金納米棒的熒光光譜變化很小。因此， 實現了多酚化合物抗氧化活性的評價。

為了進一步評價上述方法的可行性，采用常用的DPPH自由基法作對照實驗， 3種物質抗氧化能力依次為： MGF>RSV>DAP（圖6），本方法與DPPH自由基清除實驗方法結果變化趨勢吻合。

本研究基于金納米棒的熒光性質以及H2O2對金納米棒的氧化作用，建立一種對H2O2檢測以及評價多酚化合物抗氧化能力的新方法。在pH 6，20%甲醇溶液中加入多酚化合物，利用其具有清除活性氧的能力，引起金納米棒的熒光信號的恢復，從而評價化合物的抗氧化能力。