二重放射性金ナノクラスターを用いたレシオメトリックで高感度なシアン化合物センシング

Ratiometric and sensitive cyanide sensing using dual-emissive gold nanoclusters.

• Hongwei Yang
• Yang Yang
• Shilei Liu
• Xingxiao Zhan
• He Zhou
• Xiaosen Li
• Zhiqin Yuan

抄録

近年、毒性の強い汚染物質であるシアン化アニオン（CN）の検出に注目が集まっています。本研究では、超分岐型ポリエチレンイミン(hPEI)を担持した二重発光型金ナノクラスター(DE-Au NC)からなるナノセンサーを提案し、表面価電子状態駆動エッチングを用いてCNのレシオメトリック検出を行っている。この蛍光のレシオメトリックな色変化は、表面にAu(I)を多く含む赤色発光型金ナノクラスターはCNによってエッチングされやすく、ほぼ中性の青色発光型金ナノクラスターはCNに抵抗することに基づいている。また、正に帯電した金とCNとの間の特異的な金-CN化学と静電引力により、DE-Au NCベースのナノセンサーは、10nMの検出限界を持つ他のアニオンよりもCNに対して高い選択性を提供することができた。提案したDE-Au NCナノセンサーの実用化は、河川水および尿サンプルのCN定量回収率を満足することによって検証されている。グラフィカルアブストラクト。

The detection of cyanide anion (CN), a highly toxic pollutant, has attracted growing attention in the past years. In this work, a nanosensor composed of hyperbranched polyethyleneimine (hPEI)-assisted dual-emissive gold nanoclusters (DE-Au NCs) is proposed for ratiometric detection of CN based on surface valence state-driving etch. The ratiometric color change of fluorescence is based on a fact that the red-emissive Au NCs with a high content of surface Au(I) can be easily etched by CN, while the blue-emissive Au NCs with nearly neutral character can resist CN. Because of the specific gold-CN chemistry and electrostatic attraction between the positively charged hPEI protecting layer and the negatively charged CN, the DE-Au NC-based nanosensor provides high selectivity toward CN over other anions with a limit of detection of 10 nM. Practical application of the proposed DE-Au NC nanosensor is verified by satisfying recoveries of CN determination in river water and urine samples. Graphical abstract.