CN107748153B - 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

一种荧光-紫外双信号模式的青霉胺探针及其应用
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 (4)

1.一种利用荧光-紫外双信号模式的探针检测青霉胺的方法，其特征在于，主要步骤如下：
将制备的探针溶解在pH＝3的盐酸溶液；
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；
其中，所述探针基于荧光-紫外双信号模式构建，探针构建包括以下步骤：
(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所述的方法，其特征在于，所述高温处理温度为160℃，处理时间为6h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金纳米粒子为紫外吸收波长在500-540nm的纳米粒子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的金纳米粒子为柠檬酸修饰的金纳米粒子。
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