CN107748153A - 一种荧光‑紫外双信号模式的青霉胺探针及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抗生素检测技术领域,特别涉及一种荧光‑紫外双信号模式的青霉胺探针及其应用。该探针基于荧光‑紫外双信号模式构建,主要包括以下步骤:(1)合成蓝色荧光碳量子点,(2)制备金纳米粒子溶液,(3)制备探针。探针由碳点和金纳米组成,金纳米粒子能将荧光猝灭。加入待测样品后,碳点荧光恢复,发生由弱到强的荧光变化,金纳米粒子颜色由红色逐渐变为蓝色,从而实现对待检液的定性和定量检测。本发明同现有技术相比,具有良好的选择性且过程可视,线性检测范围为0.4‑1.8μM,无需复杂设备,操作简单。
Description
技术领域
本发明属于抗生素检测技术领域,特别涉及一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针及其应用。
背景技术
由于抗生素滥用或者使用不当,其在人体及环境中的残留问题已经引起了人们的关注。青霉胺是一种巯基化合物,对金属离子有强的络合作用,同时也是β-内酰胺类(青霉素类)的代谢产物。青霉胺的含量会直接影响其药物作用,甚至引起副作用。同时,青霉胺含量可以间接指示β-内酰胺类抗生素水平。因此,有必要开发一种便捷、精准的探针检测青霉胺。
近些年来,基于纳米材料的光学分析提供了一种可视化和精确的分析方法。Rao等人建立了荧光-紫外双信号探针检测鱼精蛋白的方法(Hanbing Rao,Hongwei Ge,Xianxiang Wang,Zhaoyi Zhang,Xin Liu,Yan Yang,Yaqin Liu,WeiLiu,Ping Zou,Yanying Wang,Microchimical Acta,2017,3017–3025)。在此体系中,碳量子点和金纳米粒子构成了双信号探针。金纳米粒子可以猝灭碳量子点荧光,又可以被鱼精蛋白团聚。在这个过程中,荧光信号和紫外信号用于鱼精蛋白分析。
荧光–紫外双信号探针为生物探针设计提供了新的思路。与单信号探针相比,多信号探针可以同时提供多种信号,使测试结果更准确。双信号探针一般含有荧光指示材料和紫外指示材料,紫外指示材料同时作为荧光猝灭剂。
近几年,研究人员发展了许多青霉胺的分析方法,比如,液相色谱和电化学分析,但这些方法都需要经过提取、纯化、浓缩等预处理过程,而且所用检测仪器专一、价格昂贵。本发明针对现有技术的不足,旨在提供一种检测青霉胺的双信号探针的制备方法,并初步将其应用于水体尿液中青霉胺分析,所要解决的技术问题利用量子点的光学性质性质和青霉胺在一定pH对金纳米粒子的团聚特性实现检测青霉胺的方法。
发明内容
一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针,该探针基于荧光-紫外双信号模式构建,包括以下步骤:
(1)合成蓝色荧光碳量子点:将0.1-1.0g柠檬酸和0.5-1mL的氨水或0.2-1g的乙二胺溶解于5-30mL去离子水,形成前躯体溶液,对前躯体溶液进行高温处理,降至室温后离心分离,取上清液,备用;
(2)制备金纳米粒子溶液:将1-2mL质量浓度为1%的氯金酸溶液溶于50mL去离子水,磁力搅拌混合,在搅拌条件下,将溶液加热至沸腾;随后,将1-2mL质量浓度为1%的柠檬酸三钠溶液快速到加入沸腾的HAuCl4·3H2O溶液,反应5-20min;反应完毕后,停止加热,继续搅拌,待溶液冷却至室温后,过滤,得到酒红色的金纳米粒子溶液,将其保存在温度设置为4℃冰箱里,待用。
(3)制备比率荧光探针:将步骤(1)和步骤(2)的产物,按照0.01:600~0.1:600的体积比混合,得到所需的双信号模式探针。
步骤(1)中,所述荧光量子点除碳量子点外还可改为硅量子点,荧光激发波长350-400nm,发射波长440-530nm。
步骤(1)中,所述高温处理温度为160℃,处理时间为6h。
步骤(2)中,所述的金纳米粒子为紫外吸收波长在500-540nm的纳米粒子,优选柠檬酸修饰的金纳米粒子。
所述荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针的应用,步骤如下:
(1)将制备的探针溶解在pH=3的盐酸溶液。
(2)将探针溶液、已知浓度的青霉胺标准液混合,反应一段时间。
(3)用荧光分光光度法和紫外分光光度法对待检测液进行检测。
本发明的有益效果如下:
1、同现有技术相比,本发明具有良好的选择性且过程可视,线性范围为0.8-10μM。
2、本发明无需复杂设备,探针操作简单。
附图说明
图1:加金纳米前后的碳量子点荧光发射图谱和金纳米粒子紫外吸收图谱。
图2:加入不同浓度青霉胺,探针的荧光变化图谱。
图3:加入不同浓度青霉胺,探针的紫外吸收图谱。
图4:青霉胺浓度与紫外变化强度之间的线性关系图。
图5:青霉胺浓度与荧光恢复强度之间的线性关系图。
具体实施方式
本发明利用量子点荧光恢复和金纳米团聚的性质,将其联合应用于检测方法中,开发了一种荧光-紫外双信号可视化检测青霉胺浓度的方法。在紫外光照射下,金纳米粒子首先将荧光猝灭,然后加入待测样品,荧光又被恢复,恢复的荧光发生由弱到强的变化,金纳米粒子的颜色由红色逐渐变为蓝色。
本发明的技术方案包括探针的构建、荧光的增强和紫外变化,其特征是荧光量子点和金纳米粒子构成了双信号探针。金纳米粒子可以猝灭荧光量子点荧光,在特定pH的盐酸溶液中又可以被青霉胺团聚,并致使荧光量子点荧光恢复和金纳米粒子紫外信号的变化。所述的荧光恢复,就是将待测样品溶液逐次加入荧光猝灭的量子点溶液中,随着样品浓度的增加,荧光开始出现并逐渐由弱到强。待测样品的浓度则增大对应荧光恢复过程;所述的金纳米紫外信号变化,就是金纳米的紫外信号在520nm处逐渐降低,650nm处逐渐增强,溶液颜色有由红到蓝的变化。通过荧光和紫外信号的变化,确立待测样品浓度与信号变化强度之间的线性关系,从而实现待测样品的定量检测。
下面结合实施例与附图对本发明进行进一步说明。
实施例1
1)蓝色荧光碳量子点合成:将0.5g柠檬酸和1mL氨水(乙二胺)溶解于去离子水,形成前躯体溶液,对前躯体溶液进行160℃高温处理6h,降至室温后离心分离,取上清液,备用;荧光发图光谱见图1。
2)金纳米粒子合成:合成过程使用的玻璃仪器都需要王水浸泡,用去离子水清洗,干燥;取质量浓度为1%的HAuCl4·3H2O溶液(氯金酸溶液)0.5mL,溶解在20mL去离子水中,在搅拌条件下,将溶液加热至沸腾;将1mL,质量浓度为1%的柠檬酸三钠溶液快速加入沸腾的HAuCl4·3H2O溶液,反应并保持15min;反应完毕后,停止加热,继续搅拌,待到溶液冷却至室温后,通过孔径为0.45μm微孔滤膜过滤,得到酒红色的金纳米粒子溶液,将其保存在温度设置为4℃的冰箱,待用;紫外吸收光谱见图1。
3)比率荧光探针的制备:将步骤1)和步骤2)的产物,将碳量子点和金纳米粒子按溶液体积比为0.05:600的比例进行混合,得到所述探针。
探针对青霉胺检测
1)将探针溶解在pH=3的盐酸溶液。
2)将待检测的青霉胺溶液加入到上述探针溶液进行荧光和紫外检测。
3)当青霉胺溶液浓度达到0.8μM探针会有响应,随着青霉胺浓度逐渐加大,荧光逐渐增强。探针的紫外信号在520nm处逐渐降低,650nm处逐渐增强,当青霉胺的浓度达到2μM时,荧光和紫外信号基本保持不变。
在此过程,探针溶液的颜色会出现由红到蓝的明显变化,实现了检测的可视化;荧光光谱和紫外检测过程见图2、图3,青霉胺浓度与荧光恢复强度和紫外信号变化之间的线性关系见图4、图5。
实施例2
1)蓝色荧光碳量子点合成:将0.5g柠檬酸和1mL乙二胺溶解于去离子水,形成前躯体溶液,对前躯体溶液进行160℃高温处理7h,降至室温后离心分离,取上清液,备用。
2)金纳米粒子合成:合成过程使用的玻璃仪器都需要王水浸泡,用去离子水清洗,干燥;取质量浓度为1%的HAuCl4·3H2O溶液(氯金酸溶液)0.8mL,溶解在20mL去离子水中,在搅拌条件下,将溶液加热至沸腾;将2mL,质量浓度为1%的柠檬酸三钠溶液快速加入沸腾的HAuCl4·3H2O溶液,反应并保持20min;反应完毕后,停止加热,继续搅拌,待到溶液冷却至室温后,通过孔径为0.45μm微孔滤膜过滤,得到酒红色的金纳米粒子溶液,将其保存在温度设置为4℃的冰箱,待用。
3)比率荧光探针的制备:将步骤1)和步骤2)的产物,将碳量子点和金纳米粒子按溶液体积比为0.1:600的比例进行混合,得到所述探针。
探针对青霉胺检测
1)将探针溶解在pH=3的盐酸溶液。
2)将待检测的青霉胺溶液加入到上述探针溶液进行荧光和紫外检测。
3)当青霉胺溶液浓度达到0.8μM探针会有响应,随着青霉胺浓度逐渐加大,荧光逐渐增强。探针的紫外信号在520nm处逐渐降低,650nm处逐渐增强,青霉胺的浓度达到2μM时,荧光和紫外信号基本保持不变。
Claims (5)
1.一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针,该探针基于荧光-紫外双信号模式构建,其特征在于,包括以下步骤:
(1)合成蓝色荧光碳量子点:将柠檬酸和氨水或乙二胺溶解于去离子水,形成前躯体溶液,对前躯体溶液进行高温处理,降至室温后离心分离,取上清液,备用;
(2)制备金纳米粒子溶液:氯金酸溶液溶于50mL去离子水,磁力搅拌混合,在搅拌条件下,将溶液加热至沸腾;随后,将柠檬酸三钠溶液快速到加入沸腾的HAuCl4·3H2O溶液,反应并保持一段时间;反应完毕后,停止加热,继续搅拌,待溶液冷却至室温后,过滤,得到酒红色的金纳米粒子溶液,将其保存在温度设置为4℃冰箱里,待用;
(3)制备比率荧光探针:将步骤(1)和步骤(2)的产物,按照0.01:600~0.1:600的体积比混合,得到所需的双信号模式探针。
2.根据权利要求1所述一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针,其特征在于,步骤(1)中,所述荧光量子点除碳量子点外还可以为硅量子点,荧光激发波长350-400nm,发射波长440-530nm。
3.根据权利要求1所述一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针,其特征在于,步骤(1)中,所述高温处理温度为160℃,处理时间为6h。
4.根据权利要求1所述一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针,其特征在于,步骤(2)中,所述的金纳米粒子为紫外吸收波长在500-540nm的纳米粒子,优选柠檬酸修饰的金纳米粒子。
5.权利要求1-4所述一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针的应用,其特征在于,主要步骤如下:
(1)将制备的探针溶解在pH=3的盐酸溶液;
(2)将探针溶液、已知浓度的青霉胺标准液混合,反应10-40min;
(3)用荧光分光光度法和紫外分光光度法对待检测液进行检测。
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