CN115490224A - 一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用 - Google Patents
一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115490224A CN115490224A CN202211256648.6A CN202211256648A CN115490224A CN 115490224 A CN115490224 A CN 115490224A CN 202211256648 A CN202211256648 A CN 202211256648A CN 115490224 A CN115490224 A CN 115490224A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- red fluorescent
- fluorescent carbon
- carbon dot
- ratiometric
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 38
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N alizarin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=C(O)C(O)=CC=C3C(=O)C2=C1 RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 19
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 abstract description 2
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 28
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 206010008342 Cervix carcinoma Diseases 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 208000006105 Uterine Cervical Neoplasms Diseases 0.000 description 2
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 201000010881 cervical cancer Diseases 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000012984 biological imaging Methods 0.000 description 1
- RCTYPNKXASFOBE-UHFFFAOYSA-M chloromercury Chemical compound [Hg]Cl RCTYPNKXASFOBE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/65—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing carbon
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
- G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/80—Indicating pH value
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/01—Crystal-structural characteristics depicted by a TEM-image
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明提供了一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用,属于荧光纳米材料领域。制备步骤:将茜素红和对苯二胺溶于二次水中进行水热反应;得到的产物离心、透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液,冷冻干燥后得到比率型红色荧光碳点。本发明工艺简单,且该碳点发光性能优良、水溶性高、细胞毒性低。该碳点可作为比率荧光/比色双模式传感器用于水溶液中高选择、高灵敏地检测Ni2+、EDTA和pH,以及作为比率荧光传感器用于活细胞中和纸基传感条上检测Ni2+、EDTA和pH。此外,集成比率型红色荧光碳点纸基传感条、3D打印光学附件和装有颜色识别软件的智能手机可构建掌上传感平台,对Ni2+、EDTA和pH进行实时、现场可视化快速定量检测。
Description
技术领域
本发明涉及荧光纳米材料,具体涉及一种比率型红色荧光碳点及其制备方法,以及该碳点用于水溶液中、活细胞中Ni2+、EDTA和pH检测。
背景技术
碳点是一种粒径小于10nm且具有优良荧光性能的新型零维碳纳米材料,自2004年在制备单壁碳纳米管时被意外发现以来受到了广泛的关注(J.Am.Chem.Soc.,2004,126,12736-12737)。碳点具有原料丰富、合成方法简单、光稳定性好、水溶性高、生物相容性好、低毒性等优点,在化学/生物传感、生物成像、药物传递、医学诊断、指纹检测和荧光墨水等领域具有广阔的应用前景。
与单波长荧光强度探针相比,比率荧光探针是基于检测两个分辨良好的发射峰的荧光强度比值的检测方法,可以提高检测的精确度和准确度,在一定程度上解决了单波长荧光强度探针所存在的易受到光源强度波动、仪器灵敏度、探针分布不均匀等多种因素影响的问题。然而,大多数合成的碳点基比率荧光探针在紫外光激发下发射蓝色荧光。在生物相关领域,蓝色荧光碳点作为光学传感器并不具有吸引力,这是由于生物的自体荧光一般为蓝色,会对检测造成干扰;另外,紫外光激发会对生物体造成损伤。因此,开发具有比率型长波长发射的碳点基荧光探针具有重要的意义。
比色传感器是一种以颜色变化为检测分析基础,通过裸眼识别,进而对待测目标物进行定量检测的传感器。以人眼为检测器的比色法虽然无需额外的检测装置,但目视比色测定的误差大。
基于比率探针溶液制备的荧光试纸、3D打印光学附件和装有颜色识别软件的智能手机装置构建的掌上传感平台,避免了大型仪器的使用以及复杂耗时的样品前处理过程,同时为野外或者资源受限的贫困地区进行原位实时、快速可视化定量检测提供了新的策略。因此,发展一种快速便捷、实时原位且经济实用的检测方法具有巨大的应用价值和前景。
发明内容
本发明目的在于提供一种比率型红色荧光碳点及其制备方法,该方法原料方便易得、制备条件要求低,制得的比率型红色荧光碳点的发光性能优良、水溶性高、细胞毒性低和生物相容性好,可用于水溶液和活细胞中Ni2+、EDTA和pH传感,以及制成纸基传感条用于掌上传感平台快速定量检测Ni2+、EDTA和pH。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案为:
一种比率型红色荧光碳点的制备方法,包括如下步骤:
(1)按质量比1:9.5~10.5:350~850将茜素红和对苯二胺加入二次水中,制得混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,进行水热反应;
(3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物,用透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将步骤(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到目标比率型红色荧光碳点。
所述步骤(1)中茜素红、对苯二胺和二次水按质量比为1:10:400~800。
所述步骤(2)中水热反应的温度为180~220℃,时间为2~6h。
所述步骤(3)中的透析是用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析24h。
本发明方法制备的比率型红色荧光碳点可用于水溶液和活细胞中Ni2+、EDTA和pH传感,以及制成纸基传感条用于掌上传感平台快速定量检测Ni2+、EDTA和pH。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)制得的比率型红色荧光碳点具有良好的发光性能,将其用作比率荧光探针检测Ni2+、EDTA和pH中,可以避免基于单波长荧光强度变化探针所带来的浓度变化、探针分布不均匀以及仪器效率等不可避免因素的影响。
(2)制得的比率型红色荧光碳点具有良好的红色发光性能,将其用于生物标记、细胞成像,可以避免生物自体荧光的干扰。
(3)构建的基于比率型红色荧光碳点纸条的掌上传感平台具有快速便捷、实时原位且经济实用的优点,将其用于可视化快速定量检测Ni2+、EDTA和pH中。避免了大型仪器的使用以及复杂耗时的样品前处理过程,同时为野外或者资源受限的贫困地区进行原位实时、快速可视化定量检测提供了新的策略。
附图说明
图1为实施例1制备的比率型红色荧光碳点的透射电镜图和尺寸分布图,其中A、B、C为50、20、10nm比例尺下的透射电镜图,D为尺寸分布图
图2为实施例1制备的比率型红色荧光碳点的原子力显微镜图,其中A为原子力显微镜图,B为形貌分布图
图3为实施例1制备的比率型红色荧光碳点的X射线光电子能谱图
图4为实施例1制备的比率型红色荧光碳点的紫外-可见吸收光谱图
图5为实施例1制备的比率型红色荧光碳点在不同激发波长下的荧光发射光谱图
图6为实施例1制备的比率型红色荧光碳点对Ni2+选择性的图
图7为实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液随Ni2+浓度变化的荧光发射光谱图
图8为实施例1制备的比率型红色荧光碳点与Ni2+的混合液随EDTA浓度变化的荧光发射光谱图
图9为实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液、比率型红色荧光碳点与Ni2+的混合液及比率型红色荧光碳点与Ni2+和EDTA的混合液(依次为:左、中、右)在日光灯下的颜色变化图
图10为实施例1制备的比率型红色荧光碳点与Ni2+的混合液的荧光纸基传感条、3D打印光学附件及装有颜色识别软件的智能手机构建的掌上传感平台(A),纸基传感条荧光照片(B),纸基传感条荧光照片红值与绿值的比值(R/G)与Ni2+浓度之间关系图(C)
图11为实施例1制备的比率型红色荧光碳点与Ni2+和EDTA的混合液的荧光纸基传感条荧光照片(A),纸基传感条荧光照片红值与绿值的比值(R/G)与EDTA浓度之间关系图(B)
图12为实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液随pH变化的荧光发射光谱图
图13为实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液在酸性、中性、碱性环境中(依次为:左、中、右)的日光灯照片
图14为实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液在不同pH环境中的荧光纸基传感条荧光照片(A),纸基传感条荧光照片红值与绿值的比值(R/G)与pH之间关系图(B)
图15为实施例1制备的比率型红色荧光碳点标记的HeLa细胞在加Ni2+、EDTA前后的激光共聚焦图
图16为实施例1制备的比率型红色荧光碳点标记的HeLa细胞在酸性、中性、碱性环境中的激光共聚焦图
具体实施方式
以下实施例进一步阐述本发明的内容,但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
比率型红色荧光碳点的制备:
(1)将0.05g茜素红和0.5g对苯二胺加入30mL去离子水中,制得混合液;
(2)将(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,在200℃下水热反应4h;
(3)将(2)得到的产物用离心机以4000r/min转速离心30min除去不溶物,用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到比率型红色荧光碳点。
制备的比率型红色荧光碳点的透射电镜图和尺寸分布图见图1。
制备的比率型红色荧光碳点的原子力显微镜图见图2。
制备的比率型红色荧光碳点的X射线光电子能谱图见图3。
制备的比率型红色荧光碳点的紫外-可见吸收光谱图见图4。
制备的比率型红色荧光碳点在不同激发波长下的荧光发射光谱图见图5,其中1~6分别是激发波长为365nm、380nm、385nm、390nm、395nm和405nm激发下的荧光光谱图。
实施例2
比率型红色荧光碳点的制备:
(1)将0.05g茜素红和0.5g对苯二胺加入20mL去离子水中,制得混合液;
(2)将(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,在180℃下水热反应6h;
(3)将(2)得到的产物用离心机以4000r/min转速离心30min除去不溶物,用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到比率型红色荧光碳点。
实施例3
比率型红色荧光碳点的制备:
(1)将0.05g茜素红和0.5g对苯二胺加入30mL去离子水中,制得混合液;
(2)将(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,在220℃下水热反应5h;
(3)将(2)得到的产物用离心机以4000r/min转速离心30min除去不溶物,用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到比率型红色荧光碳点。
实施例4
比率型红色荧光碳点的制备:
(1)将0.05g茜素红和0.5g对苯二胺加入40mL去离子水中,制得混合液;
(2)将(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,在200℃水热反应3h;
(3)将(2)得到的产物用离心机以4000r/min转速离心30min除去不溶物,用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到比率型红色荧光碳点。
实施例5
比率型红色荧光碳点的制备:
(1)将0.05g茜素红和0.5g对苯二胺加入30mL去离子水中,制得混合液;
(2)将(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,在200℃水热反应5h;
(3)将(2)得到的产物用离心机以4000r/min转速离心30min除去不溶物,用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到比率型红色荧光碳点。
实施例6
实施例1制备的比率型红色荧光碳点对Ni2+选择性实验:
用pH=7.4的0.01mol·L-1的PBS缓冲液和AlCl3、CrCl3、FeCl3、BiCl3、CaCl2、CdCl2、CuCl2、CoCl2、BaCl2、HgCl2、MgCl2、MnCl2、NiCl2、PbCl2、ZnCl2、KCl、NaCl分别配制金属离子浓度为47.60μmol·L-1的溶液。分别将0.567mg实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶解到1mL上述含不同金属离子的溶液中,固定激发波长385nm,在20℃下进行荧光光谱检测,计算632nm处的强度与530nm处的强度比值(I632/I530),进而达到对Ni2+选择性的检测。
比率型红色荧光碳点对Ni2+选择性的图见图6:比率型红色荧光碳点溶液对Ni2+有最大的响应。
实施例7
实施例1制备的比率型红色荧光碳点作为Ni2+探针的灵敏度实验:
用pH=7.4的0.01mol·L-1的PBS缓冲液和NiCl2分别配制Ni2+浓度为2μmol·L-1、4μmol·L-1、6μmol·L-1、8μmol·L-1、10μmol·L-1、12μmol·L-1、14μmol·L-1、16μmol·L-1、18μmol·L-1、20μmol·L-1、22μmol·L-1、24μmol·L-1、26μmol·L-1、28μmol·L-1、30μmol·L-1、32μmol·L-1和34μmol·L-1水溶液,分别将0.567mg实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶解到1mL上述含不同浓度Ni2+的水溶液中,固定激发波长为385nm,在20℃下进行荧光光谱检测。
比率型红色荧光碳点溶液随Ni2+浓度变化的荧光发射光谱图见图7,其中1~18分别是Ni2+浓度为0μmol·L-1、2μmol·L-1、4μmol·L-1、6μmol·L-1、8μmol·L-1、10μmol·L-1、12μmol·L-1、14μmol·L-1、16μmol·L-1、18μmol·L-1、20μmol·L-1、22μmol·L-1、24μmol·L-1、26μmol·L-1、28μmol·L-1、30μmol·L-1、32μmol·L-1和34μmol·L-1的溶有比率型红色荧光碳点的PBS缓冲溶液的荧光发射光谱图;从图中可以看出随着Ni2+浓度的增加,530nm处的荧光强度逐渐增强,而632nm处的荧光强度逐渐降低。
实施例8
实施例1制备的比率型红色荧光碳点与Ni2+的混合液(碳点浓度0.567g·L-1,Ni2+浓度为34μmol·L-1)用于EDTA探针的灵敏度实验:
将不同质量的EDTA加入到比率型红色荧光碳点与Ni2+的混合液中,使EDTA浓度分别为3μmol·L-1、6μmol·L-1、9μmol·L-1、12μmol·L-1、15μmol·L-1、18μmol·L-1、21μmol·L-1、24μmol·L-1、27μmol·L-1、30μmol·L-1、33μmol·L-1、36μmol·L-1、39μmol·L-1、42μmol·L-1、45μmol·L-1和48μmol·L-1水溶液,固定激发波长为385nm,在20℃下进行荧光光谱检测。
比率型红色荧光碳点与Ni2+的混合液随EDTA浓度变化(1~17)的荧光发射光谱图见图8,其中1~17分别是EDTA浓度为0μmol·L-1、3μmol·L-1、6μmol·L-1、9μmol·L-1、12μmol·L-1、15μmol·L-1、18μmol·L-1、21μmol·L-1、24μmol·L-1、27μmol·L-1、30μmol·L-1、33μmol·L-1、36μmol·L-1、39μmol·L-1、42μmol·L-1、45μmol·L-1和48μmol·L-1时溶液的荧光发射光谱图;从图中可以看出随着EDTA浓度的增加,530nm处的荧光强度逐渐降低,而632nm处的荧光强度逐渐增强。
实施例9
将实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液置于比色皿中,日光灯下比率型红色荧光碳点溶液为粉红色(左),加入Ni2+(浓度为34μmol·L-1)后变为紫色(中),再加入EDTA(浓度为48μmol·L-1)后,恢复为粉红色(右),如图9。
实施例10
实施例1制备的比率型红色荧光碳点用于掌上传感平台快速定量检测Ni2+实验:
将制备的碳点溶液充分浸透滤纸,随后干燥、压平得到含有比率型红色荧光碳点的试纸,之后将不同浓度(3μmol·L-1、6μmol·L-1、10μmol·L-1、15μmol·L-1、20μmol·L-1、25μmol·L-1、30μmol·L-1和34μmol·L-1)的Ni2+溶液均匀喷洒在含有比率型红色荧光碳点的试纸上,由掌上传感平台采集含不同浓度Ni2+的荧光纸基传感条图像,经智能手机上的颜色识别软件分析出红绿蓝(RGB)值。根据R/G的比值变化与Ni2+浓度之间的关系,进而达到对Ni2+的快速定量检测(见图10)。
实施例11
实施例1制备的比率型红色荧光碳点用于掌上传感平台快速定量检测EDTA实验:
将制备的碳点溶液充分浸透滤纸,得到含有比率型红色荧光碳点的试纸,之后将34μmol·L-1的Ni2+均匀喷洒在含有比率型红色荧光碳点的纸基条上,干燥,压平得到含有比率型红色荧光碳点与Ni2+的试纸,在此基础上配制不同浓度的EDTA溶液(7μmol·L-1、14μmol·L-1、21μmol·L-1、28μmol·L-1、35μmol·L-1、42μmol·L-1和48μmol·L-1)并均匀喷洒在含有比率型红色荧光碳点与Ni2+的试纸上,由3D打印光学附件和装有颜色识别软件的智能手机采集含不同浓度EDTA的荧光纸基传感条图像,经智能手机上的颜色识别软件分析出RGB值。根据R/G的比值变化与EDTA浓度之间的关系,进而达到对EDTA的快速定量检测(见图11)。
实施例12
实施例1制备的比率型红色荧光碳点检测pH的实验:
分别将0.567mg实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶解到1mL不同pH值的PBS缓冲液中,固定激发波长为385nm,在20℃下进行荧光光谱检测,计算632nm处强度与530nm处强度的比值(I632/I530),进而达到对pH值的检测。
比率型红色荧光碳点随pH变化的荧光发射光谱图见图12,其中:1~27分别为pH值2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.4、3.8、4.0、4.2、4.6、5.0、5.4、5.8、6.0、6.2、6.6、7.0、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6、8.8、9.0的荧光发射光谱图。从图中可以看出随着pH值的增加,530nm处的荧光强度逐渐降低,而632nm处的荧光强度逐渐增加。
实施例13
实施例1制备的比率型红色荧光碳点溶液随pH变化在日光灯下的照片见图13。在pH=2.0时,溶液颜色为浅棕色(左),在pH=7.4时,溶液颜色变为粉红色(中),在pH=9.0时,溶液颜色为红色(右)。
实施例14
实施例1制备的比率型红色荧光碳点用于掌上传感平台快速定量检测pH实验:
将制备的比率型红色荧光碳点溶液充分浸透滤纸,干燥,压平,得到含有比率型红色荧光碳点的试纸。将不同pH值(pH=2.0、pH=3.0、pH=4.0、pH=4.6、pH=5.0、pH=6.0、pH=7.4、pH=8.0、pH=9.0)的PBS缓冲溶液均匀喷洒在含有比率型红色荧光碳点的试纸上,由3D打印光学附件和装有颜色识别软件的智能手机采集不同pH值的荧光图像,经智能手机上的颜色识别软件分析出红绿蓝(RGB)值。根据R/G的比值变化与pH值之间的关系,进而达到对pH值的快速定量检测(见图14)。
实施例15
实施例1制备的比率型红色荧光碳点对活细胞中Ni2+和EDTA的传感实验:
将实施例1制备的比率型红色荧光碳点加入到pH=7.4的PBS缓冲液中(碳点的浓度为0.567g/L)用于孵育人***细胞HeLa细胞30min,然后加入Ni2+和EDTA前后的激光共聚焦图见图15。激发波长为405nm,发射波长设置为430nm~570nm(通道1)和570nm~750nm(通道2)。图15A显示了比率型红色荧光碳点标记的细胞图,通道1呈现微弱的绿色荧光,通道2呈现明亮的红色荧光。保持所有上述设置不变的情况下,在加入Ni2+后,通道1处的绿色荧光逐渐变亮,而通道2处的红色荧光明显变暗(如图15B)。继续加入EDTA,通道1处的绿色荧光减弱,而通道2处的红色荧光同时显著变强(如图15C)。
实施例16
实施例1制备的比率型红色荧光碳点对活细胞中pH的传感的实验:
分别将实施例1制备的比率型红色荧光碳点加入到不同pH值(pH=2.0、pH=7.4、pH=9.0)的PBS缓冲液中(碳点的浓度为0.567g/L)用于孵育人***细胞HeLa细胞30min,比率型红色荧光碳点标记的HeLa细胞随pH变化的激光共聚焦图见图16。激发波长为405nm,发射波长设置为430nm~570nm(通道1)和570nm~750nm(通道2)。图16A为pH=2.0时的比率型红色荧光碳点标记的细胞图,通道1处呈现明亮的绿色荧光,通道2处呈现微弱的红色荧光。保持所有上述设置不变的情况下,在pH=7.4时,通道1处的绿色荧光逐渐减弱,而通道2处的红色荧光逐渐变亮(如图16B)。在pH=9.0时,通道1处的绿色荧光不断减弱,而通道2处的红色荧光同时不断增强(如图16C)。
Claims (9)
1.一种比率型红色荧光碳点的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按质量比1:9.5~10.5:350~850将茜素红和对苯二胺加入二次水中,制得混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中,进行水热反应;
(3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物,用透析袋透析除去杂质,得到比率型红色荧光碳点溶液;
(4)将步骤(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到目标比率型红色荧光碳点。
2.如权利要求1所述的一种比率型红色荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中茜素红、对苯二胺和二次水的质量比为1:10:400~800。
3.如权利要求1所述的一种比率型红色荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中水热反应的温度为180~220℃,时间为2~6h。
4.如权利要求1所述的一种比率型红色荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中的透析是用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析24h。
5.如权利要求1-4任一所述方法制备的比率型红色荧光碳点。
6.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点在水溶液中比率荧光检测Ni2+、EDTA和pH中的应用。
7.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点在水溶液中比色检测Ni2+、EDTA和pH中的应用。
8.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点作为比率荧光探针在制备活细胞中检测Ni2 +、EDTA和pH的试剂中的应用。
9.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点制成纸基传感条用于掌上传感平台快速定量检测Ni2+、EDTA和pH。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211256648.6A CN115490224A (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211256648.6A CN115490224A (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115490224A true CN115490224A (zh) | 2022-12-20 |
Family
ID=84475312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211256648.6A Pending CN115490224A (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115490224A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103922300A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-07-16 | 山西大学 | 一种双荧光碳纳米点的制备及应用 |
CN106883847A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-23 | 清华大学 | 一种近红外二区荧光量子点探针及制备方法和应用 |
CN109266337A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-25 | 山西大学 | 一种多色荧光碳点的调控制备方法和应用 |
CN110423611A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-11-08 | 长沙学院 | 一种红色荧光碳点及其制备方法、荧光传感器及其构建方法和应用 |
CN110669517A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-01-10 | 齐鲁工业大学 | 一种双发射荧光碳纳米粒子及其合成方法和应用 |
CN112300789A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-02 | 澳门大学 | 比率型荧光探针、其制备方法和应用以及检测方法 |
CN112779008A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-11 | 吉林大学 | 一种荧光碳纳米点及其制备方法和应用 |
CN114656959A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-24 | 山西大学 | 一种硫掺杂双发射荧光碳点及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-10-14 CN CN202211256648.6A patent/CN115490224A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103922300A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-07-16 | 山西大学 | 一种双荧光碳纳米点的制备及应用 |
CN106883847A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-23 | 清华大学 | 一种近红外二区荧光量子点探针及制备方法和应用 |
CN109266337A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-25 | 山西大学 | 一种多色荧光碳点的调控制备方法和应用 |
CN110423611A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-11-08 | 长沙学院 | 一种红色荧光碳点及其制备方法、荧光传感器及其构建方法和应用 |
CN110669517A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-01-10 | 齐鲁工业大学 | 一种双发射荧光碳纳米粒子及其合成方法和应用 |
CN112300789A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-02 | 澳门大学 | 比率型荧光探针、其制备方法和应用以及检测方法 |
CN112779008A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-11 | 吉林大学 | 一种荧光碳纳米点及其制备方法和应用 |
CN114656959A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-24 | 山西大学 | 一种硫掺杂双发射荧光碳点及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
罗道成: "以碳点为探针荧光猝灭法测定水中痕量镍", 分析测试学报, vol. 34, no. 10, pages 1191 - 1194 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Milenkovic et al. | Fingerprint imaging using N-doped carbon dots | |
CN109370565B (zh) | 一种双发射荧光分子印迹聚合物纳米粒子及其制备方法与应用 | |
Ali et al. | Upconverting nanoparticle based optical sensor for carbon dioxide | |
Ye et al. | Preparation of europium complex-conjugated carbon dots for ratiometric fluorescence detection of copper (II) ions | |
CN113861971B (zh) | 稀土元素掺杂碳量子点比率荧光探针、其制备方法及应用 | |
CN108949171B (zh) | 一种稀土碳纳米粒子及其制备方法和基于荧光色度测定pH值的应用 | |
CN113884475A (zh) | 基于铕掺杂碳量子点比率荧光探针的四环素检测方法 | |
CN107640759A (zh) | 呈弱酸模式的pH敏感型红光碳量子点及其制备方法 | |
CN107764788A (zh) | 一种碳量子点的合成方法、碳量子点及检测Fe3+的方法 | |
CN109283164B (zh) | 一种镧系mof纺丝纤维膜作为检测尿酸传感器及制备 | |
Li et al. | One-pot synthesis of aqueous soluble and organic soluble carbon dots and their multi-functional applications | |
CN112126428A (zh) | 一种橙色荧光碳点及其制备方法和应用 | |
CN110243791B (zh) | 一种可视化传感检测汗液中氯离子的方法 | |
Meng et al. | Design of polarity-dependence orange emission multifunctional carbon dots for water detection and anti-counterfeiting | |
CN112094641B (zh) | 一种三发射荧光碳点及其制备方法和应用 | |
CN107974248B (zh) | 一种叶酸修饰碳量子点的制备方法及检测痕量六价铬离子的方法 | |
CN115490224A (zh) | 一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和应用 | |
Ye et al. | A smartphone-assisted paper-based analytical device for fluorescence assay of Hg2+ | |
CN111122531B (zh) | 一种可视化识别多种有机溶剂的比率荧光传感方法 | |
CN115449368B (zh) | 一种氮掺杂双发射荧光碳点及其制备方法和应用 | |
CN113861973B (zh) | 一种氮磷共掺杂比率荧光碳点及其制备方法和应用 | |
Liu et al. | Preparation of acridine orange-doped silica nanoparticles for pH measurement | |
CN107632000B (zh) | 水杨酸掺杂二氧化硅铁离子荧光传感器、制备方法及应用 | |
CN116515489A (zh) | 一种用于对醇中痕量水颜色识别可视化快速检测的双色比率荧光探针及其应用 | |
CN116574503A (zh) | 一种比率荧光传感器、其制备方法及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20221220 |