目前重金屬離子檢測方法主要分為：原子吸收光譜法、紫外吸收光譜法、原子熒光光譜、熒光光譜法、電化學方法和電感耦合等離子體[1-6]等。雖然這些方法有較高的靈敏度和準確性等特點，但是也存在一下不足，如耗時、成本昂貴等。因此建立快速、簡單、高選擇性的重金屬離子檢測方法就非常重要。隨著納米技術的發展，基于金納米棒建立的重金屬離子分析的方法，具有高的選擇性和靈敏度，為環境保護、污水治理等具有重要的指導意義。

金納米棒\\(gold nanorods, GNRs\\)是一種尺度從幾納米到幾百納米的棒狀金納米材料。作為納米材料，它不僅具有所有納米材料共有的特性，如表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等，而且它具有更為奇特的等離子體共振光電特性。金納米棒有兩個吸收峰，分別是橫向等離子吸收峰和縱向等離子吸收峰，縱向軸與橫向軸長度之比稱為縱橫比。據文獻報道縱橫比\\(縱向軸和橫向軸長度比\\)約為 1.5 到 20 之間的稱之為棒，通過調節生長劑可以制備出不同縱橫比的金納米棒[7-8]。由于金納米棒的這些可調控性，金納米棒具有不同于球形納米粒子特殊的電學和光學性質，分別對應著沿 GNRs 縱向軸和橫向軸方向具有等離子吸收峰[9-10]，而且，縱向軸吸收峰可從可見光區調控到近紅外區\\(NIR\\)，且對周圍環境格外敏感。研究者根據 GNRs 光學特異性設計出不同的重金屬傳感器，近年來金納米棒也是重金屬研究領域中的研究熱點。

目前，基于 GNRs 檢測重金屬離子的光學方法主要有熒光光譜和紫外光譜。

1 熒光光譜法

Jin 研究組[11-12]根據 GNRs 和熒光素 FAM 之間的熒光共振能量轉移構建了一系列檢測基于 GNRs 熒光共振能量轉移檢測重金屬離子的傳感器。眾所周知，Hg2+可以特異性的結合兩個 T 堿基，形成 T-Hg2+-T 堿基對。該研究以以 3‘端標記羧基熒光素的富含 T堿基的 DNA\\(F-DNA\\)作為核酸探針，利用金納米棒的猝滅特性，建立了一種基于金納米棒熒光共振能量轉移均相高靈敏檢測Hg2+的熒光法。通過 F-DNA 與 Hg2+作用前后熒光強度的改變，可特異性的檢測 Hg2+。采用圓二色光譜、紫外光譜、透射電子顯微鏡等手段對實驗機理進行研究。在最優條件下，該方法線性范圍為10 pM~5 nM，檢出限為 2.4 pM。研究結果表明該方法具有簡單、快速、選擇性好、靈敏度高、線性范圍寬、響應速度快等優點，為快速、簡單檢測環境中的 Hg2+提供了一種新的手段。

Jin 研究小組使用底物鏈 5’端標記有 FAM 的 8-17 DNAzyme作為識別探針，基于金納 米棒與 FAM 之間的熒光共振能量轉移，建立了一種均相檢測 Pb2+的信號增強型即 “turn-on”型熒光法。該方法可對 Pb2+進行順利的檢測其線性范圍為 0.1~100 nM，檢出限為 61.8 pM。與其它類似的 Pb2+檢測方法相比，該方法具有選擇性好、線性 范圍寬、檢出限低、響應速度快等優點，并且，以金納米棒作為熒光猝滅劑，具有合成方法簡單、低廉等優點。此外，該研究小組將 GR-5DNAzyme 代替 8~17 DNAzyme 作為識別探針，金納米棒作為熒光猝滅劑，同樣對 Pb2+進行了檢測，檢出限為 42 pM，線性范圍為 0.1~500 nM。與傳統的利用 8-17DNAzyme構建的 Pb2+傳感器相比，該方法具有更高選擇性和特異性。這是首次報道將 DNAzyme 與金納米棒結合用于目標物的檢測，此方法也為發展其它傳感器搭建了一個新的潛在平臺。

以上介紹的這兩中熒光傳感器不僅可以用于其它重金屬離子的檢測，也可以用于蛋白等研究，為小分子研究提出了很好的方法和途徑。

2 紫外光譜法

Campiglia 研究組根據金納米棒的特殊物理性質，汞與金之間的融合作用，建立自來水樣中汞含量的測定。該方法具有簡單、快速、無需復雜的樣品處理，可直接用于檢測水樣中的汞含量，為自來水中汞離子的檢測提供了一個較好的檢測手段。

Yan 研究組[14]基于金納米棒建立了一種簡單快速檢測 Cu2+的比色法。首先采用半胱氨酸修飾金納米棒，然后在體系中加入不同濃度的銅離子，由于銅離子能選擇性氧化半胱氨酸的巰基，便會生成穩定的 Cys-Cu-Cys 復合物，從而使金納米棒以 end-to-end的方式聚集，進而金納米棒發生顏色的變化，表現為金納米棒紫外吸收峰的變化，以此達到檢測銅離子的目的。該方法檢出限為3.4×10-6M，選擇性好，并且可用于實際樣品的檢測。該研究為比色法選擇性的檢測金屬離子提出了一種新的思路，可以通過在金納米棒上修飾不同的物質來檢測不同的金屬離子。

Jin 研究小組[15]基于金納米棒的獨特光學性質，構建了一種快速簡單比色檢測 Pb2+的方法。通過加入 Pb2+前后 GNRs 長軸吸收峰的變化，特異性的檢測 Pb2+。研究結果表明，該方法的線性范圍為 5 nM~1 μM，檢測限為 3 nM。該研究為環境中重金屬污染中鉛的監測具有重要意義，具有靈敏度高、選擇性好等特點。

Liu 研究小組[16]利用 Cr\\(VI\\)對 GNRs 長軸具有強的刻蝕作用，從而引起 GNRs 長度減小，從而導致金納米棒等離子體共振吸收發生藍移，并伴有明顯的顏色變化，從而進行 Cr \\(Ⅵ\\)的檢測。研究結果表明，該方法線性范圍為 0.1~20 μM，檢出限為 8.8×10-8M。

該方法簡便、響應快、靈敏且選擇性好，已成功應用于水體中 Cr\\(Ⅵ\\)的測定。

3 小結

基于金納米棒檢測重金屬離子的傳感器從建立至今研究取得了很大的進步，并且被廣泛應用于分析化學、生命科學等多個領域，尤其是在環境監測方面應用潛力巨大。但是這方面的研究僅限于實驗室研究，完全將其應用于實際環境的監測，還需要研究者的進一步研究。因此，如何將其應用于環境監測是化學分析者研究的主要方向。

參考文獻

[1]Li W，Nie Z，He K Y，et al．Simple，rapid and label-free colorimetric assayfor Zn2+based on unmodified gold nanoparticles and specific Zn2+bindingpeptide[J]．Chem．Commun．，2011，47\\(4\\)：4412-4414．