一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法，包括以下步骤：根据不同荧光探针对不同重金属离子的响应特性，将不同荧光探针排列形成荧光探针组合；将荧光探针组合分别与去离子水和待检测溶液混合，然后加入微腔室阵列，分别形成空白对照组和待检测溶液组；将微腔室阵列放置在荧光检测系统里进行荧光检测并拍照，对拍照结果进行RGB识别，将空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，超过阈值为灭，记为“0”，低于阈值为亮，记为“1”，根据二进制代码组合检测重金属离子是否超标。本发明专利技术可以快速判定待检测溶液中是否有特定的重金属离子超标，实现了半定量检测水环境中重金属离子。子。子。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法


[0001]本专利技术涉及水质检测
，具体涉及一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法。

技术介绍

[0002]目前，水环境中主要的重金属有汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)以及类重金属砷(As)等环境生物毒性较强的离子，即便摄入微量重金属元素，也会造成重大危害。对于这些微量元素的检测就极大的考验检测人员的专业性与检测系统器的精度，目前主要采用的方法为：原子荧光光谱法(AFS)、X射线荧光光谱法(XRF)、电感耦合等离子体
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质谱法(ICP
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MS)、原子吸收光谱法(AAS)等，但是，这些方法操作复杂，需要结合庞大的辅助仪器，不能实现便携式，检测限较高，不利于对微量元素的检测，此外，这些方法成本高，不利于产业化生产。因此，急需研发出一种便携式，成本低廉，操作简单，检测限低，灵敏度高的检测方法，为实现便携式与小型化检测仪的开发，目前主要采用的方法有电化学法
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阳极溶出伏安法和荧光量子点检测法，电化学法检测灵敏度高，检出限低，但最大的问题是其受环境温度影响较大，电极修饰物易脱落，且对样本要求较高，电极易吸附上其他杂质，以造成误判，因此电化学的发展也受到了限制，相比电化学检测，荧光量子点法就不存在这些问题，在重金属检测过程中，它具有高灵敏度、选择性、重现性和快速实时监控的功能，而实现这一目标的关键要素是荧光探针，该探针提供了一种实时、无损的方式，以较高的空间和时间分辨率(由于探针颗粒小，比表面积大，同一空间接触颗粒更多；在时间上，响应速度快，相当于照相机快门速度)实现自然环境中对金属离子种类及含量的检测，但是，荧光检测又存在特异性较差的问题，例如铜离子(Cu
2+
)可以与多种探针发生响应，不能实现探针的特异性检测。因此，我们需要开发一种快速高效、特异性好的检测方法，用于水环境中重金属的检测。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法，以解决现有荧光检测特异性较差的问题。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法，包括以下步骤：
[0005](1)根据不同荧光探针对不同重金属离子的响应特性，将不同荧光探针排列形成荧光探针组合；
[0006](2)将荧光探针组合分别与去离子水和待检测溶液混合，然后加入微腔室阵列，分别形成空白对照组和待检测溶液组；
[0007](3)将步骤(2)所得的微腔室阵列放置在荧光检测系统里进行荧光检测并拍照，对拍照结果进行RGB识别，将空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，超过阈值为灭，记为“0”，低于阈值为亮，记为“1”，根据二进制代码组合检测重金属离子是否超标。
[0008]本专利技术的有益效果为：采用本专利技术的荧光探针阵列对待检测溶液进行荧光检测，降低了单一荧光探针易被干扰的问题，提高了荧光探针检测的特异性；然后将检测图片的RGB值经过简单的程序处理与设定的阈值进行对比，超过阈值为灭，低于阈值为亮，并将这种亮灭转化为二进制代码，灭，记为“0”，亮，记为“1”，因此，待检测溶液中有不同的金属离子超标时，会对应不同的编码，由此，可以快速判定待检测溶液中是否有特定的金属离子超标(国家规定的水质要求)，实现了半定量检测水环境中重金属离子。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0010]进一步，步骤(1)中不同荧光探针具体为CdSe@ZnS
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Cys量子点、CdTe
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GSH量子点、CdTe
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COOH量子点、CdTe
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GSH量子点和CdTe
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COOH量子点的混合量子点，其对应的阈值分别为R＝162且G＝45；B＝160；G＝80；G＝75且B＝77。
[0011]进一步，不同荧光探针中探针1
‑
4依次为CdSe@ZnS
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Cys量子点、CdTe
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GSH量子点、CdTe
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COOH量子点、CdTe
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GSH量子点和CdTe
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COOH量子点的混合量子点，其对应的阈值分别为R＝162且G＝45；B＝160；G＝80；G＝75且B＝77。
[0012]采用上述进一步技术方案的有益效果为：采用上述荧光探针组合，可检测水环境中铜离子、铅离子或砷离子是否超标(铜离子和铅离子含量超过Ⅰ类水质要求，砷离子含量超过Ⅳ类水质要求)。
[0013]检测机理：将量子点分别修饰特殊官能团(半胱氨酸、谷胱甘肽、羧基)，以此作为荧光探针，荧光探针通过特殊官能团抓取溶液中的金属离子，从而导致自身荧光强度的改变。其中，谷胱甘肽具有氨基和羧基两种官能团，当探针2(CdTe
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GSH量子点)与铅离子结合时，由于发生表面电子转移，影响了探针2(CdTe
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GSH量子点)原本的电子跃迁途径，导致其荧光猝灭；同样，探针3(CdTe
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COOH量子点)中的羧基结合砷离子，导致其荧光猝灭；而铜离子可以结合多种特殊官能团，可导致4种探针同时荧光猝灭，基于以上原理，通过荧光编码的方式可以快速确定重金属离子是否超标(原理见图1)。
[0014]具体的对比及编码方法为：将探针1(CdSe@ZnS
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Cys量子点)的空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，当R的差值>162，且G的差值>45时，规定为荧光信号猝灭，记为“0”，其他情况均规定为亮，记为“1”；将探针2(CdTe
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GSH量子点)的空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，当B的差值＞160时，规定为荧光信号猝灭，记为“0”，当B的差值<160时，规定为亮，记为“1”；将探针3(CdTe
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COOH量子点)的空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，当G的差值＞80时，规定为荧光信号猝灭，记为“0”，当G的差值<80时，记为“1”；将探针4(CdTe
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GSH量子点和CdTe
‑
COOH量子点的混合量子点)的空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，当G的差值＞75，且B的差值＞77时，规定为荧光信号猝灭，记为“0”,其他情况记为“1”。
[0015]进一步，CdSe@ZnS
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Cys量子点的浓度为0.1
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0.5μmol/L，CdTe
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GSH量子点的浓度为0.1
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0.5μmol/L，Cd本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据不同荧光探针对不同重金属离子的响应特性，将不同荧光探针排列形成荧光探针组合；(2)将荧光探针组合分别与去离子水和待检测溶液混合，然后加入微腔室阵列，分别形成空白对照组和待检测溶液组；(3)将步骤(2)所得的微腔室阵列放置在荧光检测系统里进行荧光检测并拍照，对拍照结果进行RGB识别，将空白对照组RGB值和对应腔室待检测溶液组RGB值的差值与设定的阈值进行对比，超过阈值为灭，记为“0”，低于阈值为亮，记为“1”，根据二进制代码组合检测重金属离子是否超标。2.根据权利要求1所述的基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法，其特征在于，步骤(1)中不同荧光探针具体为CdSe@ZnS
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Cys量子点、CdTe
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GSH量子点、CdTe
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COOH量子点、CdTe
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GSH量子点和CdTe
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COOH量子点的混合量子点，其对应的阈值分别为R＝162且G＝45；B＝160；G＝80；G＝75且B＝77。3.根据权利要求2所述的基于量子点荧光探针阵列的重金属离子检测方法，其特征在于，CdSe@ZnS
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Cys量子点的浓度为0.1
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0.5μmol/L，CdTe
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GSH量子点的浓度为0.1
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0.5μmol/L，CdTe
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COOH量子点的浓度为0.1
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文静，李中午，
申请(专利权)人：重庆尚立仪器设备有限公司，
类型：发明
国别省市：