基于量子点和纳米团簇的纳米荧光探针构建及其应用研究

• 作 者: 包芷君
• 出 处: 暨南大学
• 发表日期: 2021年03期
• 关键词: 纳米荧光探针 四环素 苦味酸 铜离子 荧光检测

随着抗生素的广泛应用,细菌耐药性问题越来越严重。此外,有害物质如重金属、有毒化学品等通过食物链富集会对人体健康造成危害。因此,对抗生素和有害物质的监测显得尤为重要。传统的检测方法大多能实现对抗生素和有害物质的高灵敏度和高准确性检测,但是存在需要依赖大型仪器、分析时间长、分析条件苛刻等局限性。随着纳米材料和合成技术的发展,特别是荧光纳米材料的兴起,为抗生素和有害物质的检测提供了新的思路。荧光纳米材料用于构建荧光探针,适用于无荧光或荧光较弱的物质的检测,扩大了其应用范围。同时,荧光方法具有灵敏度高、选择性好和分析时间短等优点。因此纳米荧光探针技术这些年得以快速发展。本文提出通过合成量子点及纳米团簇等纳米荧光探针,分别应用于铜离子、苦味酸和四环素的高灵敏度和高选择性检测,以期为抗生素及有害物质的检测提供新的方法。本文主要研究工作及结果如下:（1）利用3-巯基丙酸修饰锰掺杂硫化锌量子点（MPA-Mn@ZnS QDs）作为比率荧光探针检测铜离子。通过热溶胶法合成锰掺杂硫化锌量子点（Mn@ZnS QDs）,在其表面修饰3-巯基丙酸（MPA）增强其水溶性,得到的探针MPA-Mn@ZnS QDs在430 nm和590 nm处均有发射峰。铜离子加入探针中,590nm的峰发生明显猝灭而430 nm的峰变化较小。将(I₄₃₀/I₅₉₀)/(I₄₃₀/I₅₉₀)₀与铜离子浓度拟合线性,得到了一个在0.3～3.0mM浓度范围内的线性方程,R²=0.987,检测限为14.5 n M。通过在探针溶液加入不同金属离子分别做了选择性和抗干扰实验,发现只有铜离子有明显响应而其他金属离子没有明显干扰,可认为该探针对铜离子具有良好的选择性。（2）通过合成半胱胺修饰铜团簇（CuNC-CA）作为Turn off型荧光探针用于苦味酸的检测。首先利用半胱胺修饰铜团簇,使其增强铜团簇的荧光,为Turn off型荧光探针的构建提供了基础。苦味酸可以选择性猝灭CuNC-CA的荧光,将log₁₀（I₀/I）与苦味酸浓度拟合线性,得到了一个在1～80mM浓度范围内的线性方程,R²=0.992,检测限为0.139mM。选择性和抗干扰性实验显示只有苦味酸有明显响应,说明该探针对苦味酸具有较好的选择性和抗干扰性,其原因是相似结构中只有苦味酸在激发光附近有吸收。在水样中加标检测苦味酸,回收率在88.04%～98.51%之间。（3）利用铜掺杂硫化锌量子点（Cu@ZnS QDs）作为比率荧光探针检测四环素。通过一步水热合成法得到Cu@ZnS QDs,纯化后作为探针。探针在578 nm处有发射峰,在加入四环素后,探针荧光发生猝灭的同时,在520 nm处的荧光增强,在光谱上可观察到明显的蓝移。在紫外灯下可观察到探针溶液的颜色随着四环素的加入由橙黄色变为绿色,可作为可视化检测的依据。这是因为四环素与探针表面的Zn²⁺形成了发绿光的配合物。根据光谱上的强度变化,将荧光强度比(I₅₂₀/I₅₇₈)与四环素浓度拟合标准曲线,在0.4～1.8mM范围内具有良好的线性关系,R²=0.981,检测限为61 n M。选择性实验表明只有四环素类抗生素与探针产生绿光,且同类抗生素之间结构不同,产生的发射峰不同,因此对四环素具有特异性。