本发明专利技术公开了一种镉离子和抗坏血酸检测用的碳量子点/金团簇比率荧光探针。制备方法为将丙氨酸和组氨酸通过一步水热法制得CQDs，再用3‑氨丙基三乙氧基硅烷对CQDs氨基功能化，作为参比发色团；以11‑巯基十一烷酸为表面活性剂，通过硼氢化钠还原氯金酸得MUA修饰的AuNCs，作为该比率荧光探针的主要荧光团；最后通过酰胺反应偶联CQDs和AuNCs，制得CQDs/AuNCs比率荧光探针。基于静态猝灭和内过滤效应，Cd2+可使CQDs/AuNCs的荧光猝灭，本发明专利技术公开了CQDs/AuNCs比率荧光探针在Cd2+检测中的应用。抗坏血酸可使被Cd2+猝灭的CQDs/AuNCs荧光恢复，基于此该比率荧光探针还可用于AA的检测。本发明专利技术的比率荧光探针对Cd2+的检测下限为32.5nM，对AA的检测下限低至0.105μM，在镉离子和抗坏血酸检测中具有应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于荧光传感
，具体涉及一种镉离子和抗坏血酸检测用的碳量子点/金团簇比率荧光探针及其制备方法。
技术介绍
比率型荧光探针具有主荧光团和参比发色团，两个发射峰分开，其荧光强度比可以提供内在修正环境的干扰以及排除激发光强度的波动，提高了定量分析的精确度，突破了基于单一荧光强度的探针易受检测底物的影响、光漂白等缺点，同时避免了易受到探针浓度、极性、环境pH等因素的干扰，解决了产生假阳性后果的困境，在近年受到极大关注。镉(Cadmium)是一种重金属，广泛应用于工业生产，人体摄入被镉污染的食物会导致人体慢性中毒，因此镉离子的识别与检测对生物化学、环境科学以及生命医学都有着重大的现实意义。Taki等以N,N′-二-(2-吡啶甲基)乙二胺(DPEA)骨架为配体的Cd2+荧光比率探针CadMQ，该探针在356nm有强吸收带，CadMQ的6个氮原子与Cd2+配位后在333nm出现新的吸收带并随Cd2+浓度增加而线性增强，对应356nm荧光强度随之减弱，根据CadMQ的激发光谱在333、356nm处的荧光强度比值计算Cd2+含量，线性检测范围40～660pM(Taki M等,Journal of the American Chemical Society,2008,130(38):12564-12565.)。郭子建等设计合成了基于ICT荧光增强模式的Cd2+比率探针DBITA，荧光团为5-二甲氨基-2-(2-吡啶基)-苯并咪唑(DBI)，其吡啶上的氮原子与分子中的DPA共同构成类似于DPEA的受体结构，DBITA在362nm和393nm有两个激发带，其发射峰主峰对应波长分别为493nm和534nm，且随着Cd2+浓度增加对应荧光强度分别减弱和增强，I587/I493的比值在0.57～4.16范围内与Cd2+浓度呈线性关系，检测下限低至0.3pM(Liu Z等,Chemical Communications,2010,46(33):6138-6140.)。抗坏血酸(Ascorbic acid,AA)是人体必需的维生素，对维持人体正常生理机能起着至关重要的作用，是生命体中重要的抗氧化剂、辅酶因子及神经传递素相关酶的组成成分。张立佩等建立了基于量子点的荧光“开关”探针检测AA的新方法，高荧光CdTe量子点与Mn2+间发生电子转移而产生荧光碎灭，加入AA后量子点荧光恢复，且荧光恢复程度与AA的浓度线性相关，线性检测范围为0.25～16μM，检出限为36nM(张立佩等，高等学校化学学报,2011,32(3):688-693.)。陈晓英等构建了用于人尿液中AA测定的关开型荧光探针，AA可恢复高锰酸钾修饰的硒化镉量子点(CdSe-GSH QDs)荧光，线性检测范围为0.12～7.5mM，检出限为0.06μM(陈晓英等，科学技术与工程,2011,11(21):4969-4971.)。尽管取得这些突破，但上述的荧光团主要是有机染料，易光漂白且制备过程复杂。综上所述，通过选择适宜的荧光团和参比发色团，设计新型有效的比率荧光探针，建立能够简便、精确地检测AA的方法具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有的镉离子和抗坏血酸检测用的比率荧光探针成本高、发光稳定性弱等问题，本专利技术提供了一种成本低、发光稳定、选择性和灵敏度高、可再生循环利用的镉离子和抗坏血酸检测用的碳量子点/金团簇比率荧光探针。本专利技术的技术方案如下：一种镉离子和抗坏血酸检测用的碳量子点/金团簇比率荧光探针的制备方法，通过将发蓝光的碳量子点(CQDs)和发红光的金纳米团簇(AuNCs)复合形成CQDs/AuNCs纳米复合物，具体步骤如下：将丙氨酸和组氨酸于150℃～250℃下水热反应6～24h，反应结束后透析，旋蒸除去溶剂后得到CQDs；再将CQDs超声分散到含氨水的无水乙醇中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，室温剧烈震荡，离心得到APTES修饰的CQDs；将11-巯基十一烷酸(MUA)包覆的金纳米团簇(AuNCs)分散到HEPES缓冲液中，加入EDC/NHS(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺)溶液，剧烈搅拌，再加入APTES修饰的CQDs，室温搅拌，离心，得到CQDs/AuNCs纳米复合物，即碳量子点/金团簇比率荧光探针。本专利技术中所述的1-巯基十一烷酸(MUA)包覆的AuNCs按照现有常规方法制备，可参考文献【Chang H C,et al.Facile preparation of high-quantum-yield gold nanoclusters:application to probing mercuric ions and biothiols[J].ACS applied materials&interfaces,2014,6(21):18824-18831.】制备。优选地，所述的水热反应温度为200℃，反应时间为6～12h。所述的丙氨酸与组氨酸的摩尔比为8～16:1，优选为10:1。所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的用量为每毫升CQDs的无水乙醇分散液中加入10～30μL。所述的HEPES缓冲液的浓度为10mM，pH为7.0。所述的离心转速为12000rpm，离心时间为20min。所述的AuNCs和CQDs的质量比为4～1:1，优选为2:1。所述的EDC和NHS的摩尔比为1:2～4，优选为1:3。在另一方面，本专利技术还提供上述制备方法得到的碳量子点/金纳米团簇比率荧光探针在Cd2+检测中的应用，具体检测方法为：在CQDs/AuNCs纳米复合物溶液中加入含Cd2+的待测液，在最佳激发波长340nm激发下记录350～672nm范围内的荧光发射光谱，计算荧光强度比值I624/I438，根据荧光强度比值I624/I438与Cd2+浓度的线性关系，得到待测液中Cd2+的浓度。进一步地，本专利技术还提供上述制备方法得到的碳量子点/金纳米团簇比率荧光探针在AA检测中的应用，具体检测方法为：在CQDs/AuNCs纳米复合物溶液中加入Cd2+溶液得到Cd2+和CQDs/AuNCs复合物(CQDs/AuNC/Cd2+)，然后加入含抗坏血酸的待测液，在最佳激发波长340nm激发下记录350～672nm范围内的荧光发射光谱，计算荧光强度比值I624/I438，根据荧光强度比值I624/I438与抗坏血酸浓度的线性关系，得到待测液中抗坏血酸的浓度。上述的Cd2+和CQDs/AuNCs复合物中Cd2+的含量能够猝灭CQDs/AuNCs的荧光为基本，在本专利技术的一个具体实施例中，Cd2+和CQDs/AuNCs复合物中，每毫克CQDs/AuNCs中加入0.75μmol的Cd2+。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术中以丙氨酸与组氨酸作为氨源，制备CQDs，CQDs发蓝光，AuNCs发红光，双波长荧光检测，构成比率荧光探针，可排除光漂白、探针浓度、环境条件(温度、pH、极性)、光稳定性等因素的干扰，检测准确度更高；(2)Cd2+使AuNCs荧光猝灭，AA使AuNCs荧光恢复，开关型荧光探针可再生循环利用，绿色经济；(3)所制备的CQDs/AuNCs检测Cd本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镉离子和抗坏血酸检测用的碳量子点/金团簇比率荧光探针的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将丙氨酸和组氨酸于150℃～250℃下水热反应6～24h，反应结束后透析，旋蒸除去溶剂后得到CQDs；再将CQDs超声分散到含氨水的无水乙醇中，加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，室温剧烈震荡，离心得到3‑氨丙基三乙氧基硅烷修饰的CQDs；将11‑巯基十一烷酸包覆的金纳米团簇AuNCs分散到HEPES缓冲液中，加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺溶液，剧烈搅拌，再加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷修饰的CQDs，室温搅拌，离心，得到CQDs/AuNCs纳米复合物，即碳量子点/金团簇比率荧光探针。
【技术特征摘要】
1.一种镉离子和抗坏血酸检测用的碳量子点/金团簇比率荧光探针的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将丙氨酸和组氨酸于150℃～250℃下水热反应6～24h，反应结束后透析，旋蒸除去溶剂后得到CQDs；再将CQDs超声分散到含氨水的无水乙醇中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温剧烈震荡，离心得到3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的CQDs；将11-巯基十一烷酸包覆的金纳米团簇AuNCs分散到HEPES缓冲液中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺溶液，剧烈搅拌，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的CQDs，室温搅拌，离心，得到CQDs/AuNCs纳米复合物，即碳量子点/金团簇比率荧光探针。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的水热反应温度为200℃，反应时间为6～12h，所述的HEPES缓冲液的浓度为10mM，pH为7.0，所述的离心转速为12000rpm，离心时间为20min，所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为每毫升CQDs的无水乙醇分散液中加入10～30μL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的丙氨酸与组氨酸的摩尔比为8～16:1，所述的AuNCs和CQDs的质量比为4～1:1，所述的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1:2～4。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的丙氨酸与组氨酸的摩尔比为10:1，所述的AuNCs和CQDs...
【专利技术属性】
技术研发人员：单丹，朱容慧，牛文军，华艳，李怡萱，宗丽萍，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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