一种基于离子印迹的比率荧光探针及其制备与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于离子印迹的比率荧光探针及其制备与应用，所述荧光探针以红色量子点为核心并包埋于二氧化硅纳米粒中，再对二氧化硅纳米粒表面进行氨基化修饰，然后再在氨基化修饰后的表面共价偶联上绿色量子点，得到基于离子印迹的比率荧光探针。本发明专利技术比率荧光探针基于量子点的比率型离子印迹来检测金属离子，具有相当优秀的特异性。并且稳定性好、制备简单、价格便宜等优点，而且大大缩短了反应时间，对镉离子的检测低至25nM，对快速可视化检测提供了方便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子印迹的比率荧光探针及其制备与应用(一)
本专利技术涉及一种针对水中镉离子检测的快速可视化比率荧光探针的制备与检测方法。(二)
技术介绍
镉是一种有毒重金属，普遍存在于工业、被污染的农产品以及我们日常生活中。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集。镉可以通过食物链进入人体，与蛋白质上的巯基结合，形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中，造成一系列急、慢性疾病，如骨质疏松、肺癌等。因此我们迫切需要发展一种方便可行的方法来检测Cd2+。传统的Cd2+检测方法，如原子吸收光谱、电感耦合等离子质谱、粒子诱发X射线荧光分析、色谱法和伏安法测试费高，样品前处理复杂，测试时间长。采用荧光的方法来检测重金属离子具有简单方便、灵敏度高、响应时间短等优点，常常用于快速可视化检测。然而，目前大多数的荧光探针只用单一的化学信号来进行检测，检测时，容易受到入射光、探针浓度以及环境变化的影响，而造成结果失真，灵敏度下降。近年来，科学工作者们发展了比率型探针。比率探针拥有两个互相独立的信号，既提高了灵敏度，又实现了自我矫正和可视化识别分析物的功能。有机染料和量子点常常用来提供比率探针的荧光信号，相比于有机染料，量子点具有量子效率高、耐光性好、发射光谱窄而对称、吸收光谱宽、尺寸可控等优点。因此，在过去的几年中，基于量子点的比率探针得到了较快的发展，并常用于检测金属离子。截至目前，有关镉离子的比率探针的中国专利报道有(CN102936501A)，该方法是一种“关/开”模型探针。该探针检测镉离子时，无法有效地区分锌离子与镉离子。分子印迹是用来提高选择性的一种好方法，可以用来特异性识别化合物。分子印迹探针具有稳定性好、制备简单、价格便宜等优点，近年来常常用来检测农药、杀虫剂、爆炸物等。受此启发，为了提高镉离子检测的选择性，我们设计合成了一种离子印迹探针。据我们了解，目前还没有报道过基于离子印迹的量子点比率荧光探针来检测镉离子。(三)
技术实现思路
本专利技术目的是克服目前基于量子点的镉离子探针的不足，提供一种制备简单，成本低廉，检测方便，选择性较好的检测镉离子的比率荧光探针，实现对镉离子的选择性快速可视化检测。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于离子印迹的比率荧光探针，所述荧光探针以红色量子点为核心并包埋于二氧化硅纳米粒中，再对二氧化硅纳米粒表面进行氨基化修饰，然后再在氨基化修饰后的表面共价偶联上绿色量子点，得到基于离子印迹的比率荧光探针。进一步，优选所述红色量子点为碲化镉量子点。进一步，优选所述绿色量子点为硒化镉量子点。进一步，优选所述包埋二氧化硅纳米粒的红色量子点粒径为40-100nm，优选40～60nm。本专利技术还提供一种所述基于离子印迹的比率荧光探针的制备方法，所述方法为：(1)将红色量子点分散于氨水(质量浓度25％)、氢氧化钠和去离子水中，5～45℃搅拌0.1～1h(优选25℃搅拌0.5h)，形成量子点碱溶液；所述红色量子点与氢氧化钠质量比为1：0.2～1(优选1:0.6)，所述氨水体积用量以红色量子点质量计为4～40ml/g(优选22ml/g)，去离子水体积用量以红色量子点质量计为500～1000ml/g(优选978ml/g)；(2)将环己烷、正己醇和曲拉通混合并搅拌至透明，然后加入5～20mM聚二烯二丙基氯化铵水溶液及氨水(质量浓度25％)，形成微乳体系；所述微乳体系中，环己烷、正己醇、曲拉通、聚二烯二丙基氯化铵水溶液及氨水的体积终浓度分别为60～90％、6～20％、10～25％、0.01～1％、0.1～1％；(3)将步骤(1)量子点碱溶液加入到步骤(2)微乳体系中，5～45℃搅拌10～60min(优选25℃搅拌0.5h)，形成反相微乳体系；然后向反相微乳体系中加入正硅酸四乙酯(TEOS)，接着5～45℃搅拌1～4天(优选25℃搅拌2d)后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌混合12～24h，离心，沉淀依次用异丙醇、无水乙醇、去离子水洗涤1～2次，得到包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子(即CdTe@SiO2-NH2)；所述量子点碱溶液与微乳体系体积比为1：5～30(优选1:11.17)；所述正硅酸四乙酯与量子点碱溶液体积比为0.01～2：1(优选0.1:1)；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷与量子点碱溶液体积比为0.001～0.1：1(优选0.01:1)；(4)将步骤(3)制备的包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子分散到去离子水中形成分散液，并加入绿色量子点和pH＝7.0的PB缓冲液，黑暗搅拌8个小时，离心，沉淀用去离子水洗涤，获得所述基于离子印迹的镉离子比率荧光探针；所述绿色量子点与包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子质量比为0.05～1：1(优选0.3:1)，所述PB缓冲液体积用量以包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子质量计为10～100ml/g(优选38.4ml/g)。进一步，优选步骤(1)所述红色量子点与氢氧化钠质量比为1：0.6～0.8，所述氨水体积用量以红色量子点质量计为20～25ml/g。进一步，优选步骤(2)所述微乳体系中，环己烷、正己醇、曲拉通、聚二烯二丙基氯化铵水溶液及氨水的体积终浓度分别为60～70％、15～20％、15～18％、0.2～0.4％、0.5～0.6％。进一步，优选步骤(3)所述量子点碱溶液与微乳体系体积比为1：10～15；所述正硅酸四乙酯与量子点碱溶液体积比为0.1～0.5：1；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷与量子点碱溶液体积比为0.01～0.02：1。进一步，优选步骤(4)所述绿色量子点与包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子质量比为0.3～0.5：1，所述PB缓冲液体积用量以包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子质量计为35～40ml/mg。此外，本专利技术还提供一种所述基于离子印迹的比率荧光探针在检测镉离子中的应用。具体方法为：200μL浓度区间0～0.2g/ml的比例探针，pH区间6.0～10.0的Tris-HCl缓冲液200μL及80μL浓度区间0～10μM的EDTA水溶液加入取样管中，加入含有浓度0～30μM的Cd2+的水样，最后用去离子水稀释到2mL，10分钟后在与上述相同的检测条件下进行荧光测试。为了进一步探究本专利技术基于离子印迹的镉离子比率荧光探针的选择性，我们在探针的分散液中加入一系列的金属离子，包括Zn2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+、Ni2+、Hg2+、Co2+、K+、Ca2+、Fe3+、Ag+和Mn2+，并进行荧光光谱检测，相比之下，Mg2+、Ba2+、Ni2+、Co2+、K+、Ca2+和Zn2+对离子印迹探针的荧光影响不大，Cu2+、Hg2+、Fe3+、Ag+、Mn2+会造成荧光的猝灭，荧光颜色变成深红色。因此，我们合成的比率探针仍然能够选择性地检测Cd2+。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：1、利用反相微乳法制备红光发射的包埋量子点的二氧化硅纳米粒子，相比stober方法，具有更好的分散性，有利于红光发射的包埋量子点的二氧化硅纳米粒子表面绿色量子点层的构建，并将量子点形成碱溶液，进行孵化，提高了荧光性能。2、采用双稳定的CdSe量子点作为表层量子点，相比传统的碲化镉量子点，探针稳定性好。3、相比其它的比率探针，本探针在检测时，基于量子点的比率型离子印迹来检测金属离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离子印迹的比率荧光探针，其特征在于所述荧光探针以红色量子点为核心并包埋于二氧化硅纳米粒中，再对二氧化硅纳米粒表面进行氨基化修饰，然后再在氨基化修饰后的表面共价偶联上绿色量子点，得到基于离子印迹的比率荧光探针。

【技术特征摘要】
1.一种基于离子印迹的比率荧光探针，其特征在于所述荧光探针以红色量子点为核心并包埋于二氧化硅纳米粒中，再对二氧化硅纳米粒表面进行氨基化修饰，然后再在氨基化修饰后的表面共价偶联上绿色量子点，得到基于离子印迹的比率荧光探针。2.如权利要求1所述基于离子印迹的比率荧光探针，其特征在于所述红色量子点为碲化镉量子点。3.如权利要求1所述基于离子印迹的比率荧光探针，其特征在于所述绿色量子点为硒化镉量子点。4.如权利要求1所述基于离子印迹的比率荧光探针，其特征在于所述包埋二氧化硅纳米粒的红色量子点粒径为40～100nm。5.一种权利要求1所述基于离子印迹的比率荧光探针的制备方法，其特征在于所述方法为：(1)将红色量子点分散于氨水、氢氧化钠和去离子水中，5～45℃搅拌0.1～1h，形成量子点碱溶液；所述红色量子点与氢氧化钠质量比为1：0.2～1，所述氨水体积用量以红色量子点质量计为4～40ml/g，去离子水体积用量以红色量子点质量计为500～1000ml/g；(2)将环己烷、正己醇和曲拉通混合并搅拌至透明，然后加入5～20mM聚二烯二丙基氯化铵水溶液及氨水，形成微乳体系；所述微乳体系中，环己烷、正己醇、曲拉通、聚二烯二丙基氯化铵水溶液及氨水的体积终浓度分别为60～90％、6～20％、10～25％、0.01～1％、0.1～1％；(3)将步骤(1)量子点碱溶液加入到步骤(2)微乳体系中，5～45℃搅拌10～60min，形成反相微乳体系；然后向反相微乳体系中加入正硅酸四乙酯，接着5～45℃搅拌1～4天后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌混合12～24h，离心，沉淀依次用异丙醇、无水乙醇、去离子水洗涤1～2次，得到包埋红色量子点的二氧化硅纳米粒子；所述量子点碱溶液与微乳体系体积比为1：5～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晶，彭晓，蒋晨星，王力耕，胡军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33