一种检测硫化氢的荧光纳米探针及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种检测硫化氢的荧光纳米探针及其制备方法与应用。该荧光探针由含氮元素的碳量子点与纳米银的水溶液通过简单混合而成。本发明专利技术将碳量子点‑纳米银荧光探针组装后，进行表征、优化检测硫化氢的实验条件。后进行对硫化氢的线性检测以及干扰物分析，最后可应用于实际生物样品中硫化氢的检测分析。该荧光探针检测硫化氢的灵敏度、稳定性优良，检测低限达91pM，并可用于实际样品硫化氢的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种检测硫化氢的荧光纳米探针及其制备方法与应用
本专利技术属于分析领域，涉及一种检测硫化氢的荧光纳米探针及其制备方法与应用。
技术介绍
硫化氢，是一种有毒的气体，但作为最新发现的内源性气体信号分子，具有重要的生物学活性，广泛参与机体的多种生理和病理过程[KimuraH,NagaiY,UmemuraK,KimuraY.Antioxid.Redox.Sign.,2005,7:795.]。硫化氢不仅对全身多系统的缺血性等疾病有治疗作用，且与神经性及炎症性疼痛的双向性调节作用有密切关系。因此，有必要发展一种具有高度选择性和快速灵敏检测硫化氢的传感分析方法。目前已经被实际应用的几种检测H2S的方法有：电化学法、电致发光法、高效液相色谱法、比色法体外检测法等。上述方法存在样品的前处理，有机液相的浪费，这些都会提高成本。荧光探针检测法具有高灵敏度以及在活细胞或组织中可直接检测等优点已经成为分析各种生理活性物种重要的检测手段。应生物体系中H2S浓度水平检测的要求，需要设计选择性好、灵敏度高检测H2S的荧光探针，使其能够应用于实际生物样品的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种检测H2S的荧光纳米探针及其制备方法与应用。本专利技术提供的制备所述荧光探针的方法，包括如下步骤：将所述含氮元素的碳量子点与所述纳米银的水溶液混合，得到所述荧光探针。上述方法中，所述含氮元素的碳量子点与纳米银的水溶液的体积比为100-0.4：1，具体为0.5-2:1，具体可为2:1、1:1、0.67:1、0.5:1，最优选1:1；所述混合步骤中，温度为常温。所述含氮元素的碳量子点的粒径为2-4nm，平均粒径为3.15nm；所述纳米银的粒径为10-20nm，平均粒径为15nm。所述方法还包括如下步骤：在所述混合步骤之后，待体系由无色变为黄色且稳定，即制备完毕。所述含氮元素的碳量子点为按照包括如下步骤的方法制备而得：将Tris(也即三羟甲基氨基甲烷)加热熔融后取出，置于水中稀释，同时检测由水和Tris组成的体系的荧光强度，不断加水至所述体系的荧光强度达到最大值时停止加入，得到所述含氮元素的碳量子点(CQDs)；具体的，所述含氮元素的碳量子点的制备步骤中，加热熔融的温度为220℃-240℃，具体为230℃；时间为15-30min，具体为20min；所述水具体可为二次水。所述纳米银的水溶液为按照包括如下步骤的方法制备而得：将AgNO3的水溶液与NaBH4的水溶液中混合，体系颜色由无色变为黄色时，即得所述纳米银(AgNPs)的水溶液；具体的，所述纳米银的水溶液的制备步骤中，混合的温度为0℃；混合的时间为10-20min，具体为15min；所述AgNO3的水溶液的浓度为0.5-1.5mM，具体为1mM；所述NaBH4的水溶液的浓度为1-3mM，具体为2mM；所述AgNO3的水溶液与NaBH4的水溶液的体积比为1：2-6，具体为1：4。另外，按照上述方法制备得到的荧光探针及该荧光探针在检测硫化氢含量或在制备检测硫化氢含量的产品中的应用以及含有该荧光探针的检测硫化氢含量的产品，也属于本专利技术的保护范围。其中，所述荧光探针的最大激发波长为350nm，最大发射波长为440nm；待检测样品为含有S2-的水溶液，具体可为Na2S的水溶液或含有H2S的脑透析液；所述待检测样品的pH值为1-14，具体可为4、6、7、8、10，优选为4-8，更优选为6-8，最优选为7。所述检测步骤中，所用标准曲线的横坐标为C，纵坐标为(F1-F0)/F0；其中，F0及F1为加入所述待检测样品前后所述荧光探针在最大发射波长处荧光发射光谱的荧光强度；C代表所述待检测样品中S2-的浓度。具体的，所述标准曲线对应的拟合方程为(F1-F0)/F0＝1.189*10-4C+0.07274；所述C的检测限为91pM；线性范围为1-1900nM。上述本专利技术提供的荧光探针，在检测硫化氢时，荧光探针的传感过程如图1所示，首先，CQDs-AgNPs纳米探针直接由CQDs与AgNPs混合而成，且体系颜色由黄色变为浅粉色，因为当纳米银与含氮碳量子点通过Ag-N键作用复合后发生团聚现象，使得CQDs与AgNPs的间距更小，且CQDs与AgNPs的紫外吸收光谱有部分吸收峰位置重叠，所以荧光共振能量转移更易发生，从而造成CQDs的荧光被AgNPs猝灭，即得到CQDs-AgNPs纳米探针。其次，由于银原子与硫原子间的结合能力强于银原子与氮原子间的结合能力，故当H2S存在于CQDs-AgNPs纳米探针体系内时，AgNPs便与H2S以Ag-S键结合，而CQDs与AgNPs间的部分Ag-N键即断裂，从而使部分CQDs被重新释放，且AgNPs由团聚状态重新分散开，最终使得体系的荧光得以恢复。本专利技术具有的优势在于：1)该碳量子点-纳米银探针制备简便，且利用了碳量子点来检测生理环境中的生理小分子。2)该碳量子点-纳米银探针检测灵敏度较高，检测限低于91pM。附图说明图1为碳量子点-纳米银荧光探针检测硫化氢传感策略图；图2为实施例1所得CQDs以及AgNPs的透射电子显微镜(TEM)表征图，其中，A为CQDs；B为AgNPs；图3为对探针的光谱表征数据。其中A图为紫外可见光谱图，其中a为Tris分子；b为CQDs；c为AgNPs；d为CQDs-AgNPs纳米探针；B图为荧光激发及发射光谱，其中a为CQDs激发光谱；b为CQDs在350nm激发下的发射光谱；C图为傅里叶变换红外光谱图。其中a为Tris分子；b为CQDs；c为CQDs-AgNPs纳米探针；图4为对实验条件优化图。其中，A图为CQDs及AgNPs的配比(体积比)对CQDs-AgNPs纳米探针的影响，其中CQDs的浓度为8.33mg/mL，AgNPs的浓度为1mM。B图为pH值对CQDs(a)及CQDs-AgNPs纳米探针(b)的影响，各点均为在440nm处荧光发射光谱强度；曲线c为向曲线b各1mL样品中加入100nM的Na2S溶液100μL后，在440nm处荧光发射光谱强度；图5为荧光发射光谱，其中，A图所示为不同浓度1至1900nM的0.1mL的Na2S溶液加入到CQDs-AgNPs纳米探针1.0mL中，在350nm激发下的荧光发射光谱。B图为在荧光发射光谱中440nm处，分别加入了Na2S溶液浓度为1，5，10，50，100，500，800及1900nM的荧光恢复响应比值(F1-F0)/F0，其中F0及F1为加入Na2S溶液前后CQDs-AgNPs纳米探针在荧光发射光谱中440nm处的荧光强度。图6为对H2S检测的干扰物荧光图谱分析。对应的物质及浓度如下：1.L-Cys(100nM)；2.GSH(100nM)；3.AA(10μM)；4.DA(200nM)；5.DOPAC(1μM)；6.UA(10μM)；7.Glucose(10μM)；8.H2O2(1μM)；9.K+(2.4mM)；10.Na+(128mM)；11.Ca2+(100μM)；12.Mg2+(1.5μM)；13.Fe3+(10μM)；14.Co2+(2μM)；15.Ni2+(2μM)；16.Cu2+(5μM)；17.Zn2+(5μM)；18.HPO42-(10μM)；19.H2PO4-(10μM)；20.S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备荧光探针的方法，包括如下步骤：将含氮元素的碳量子点与所述纳米银的水溶液混合，得到所述荧光探针。

【技术特征摘要】
1.一种制备荧光探针的方法，包括如下步骤：将含氮元素的碳量子点与纳米银的水溶液混合，得到所述荧光探针；所述含氮元素的碳量子点为按照包括如下步骤的方法制备而得：将Tris加热熔融后取出，置于水中稀释，同时检测由水和Tris组成的体系的荧光强度，不断加水至所述体系的荧光强度达到最大值时停止加入，得到所述含氮元素的碳量子点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含氮元素的碳量子点与纳米银的水溶液的体积比为100-0.4：1；所述混合步骤中，温度为常温。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含氮元素的碳量子点的粒径为2-4nm，平均粒径为3.15nm；所述纳米银的粒径为10-20nm，平均粒径为15nm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含氮元素的碳量子点的制备步骤中，加热熔融的温度为220℃-240℃；时间为15-30min。5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：所述纳米银的水溶液为按照包括如下步骤的方法制备而得：将AgNO3的水溶液加入到NaBH4的水溶液混合，体系颜色由无色变为黄色时，即得所述纳米银的水溶液。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述纳米银的水溶液的制备步骤中，混合的温度为0°C；混合的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雨青，毕新雨，王超，罗静轩，韩伊婧，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11