一種硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針及其制備方法和應(yīng)用，屬于熒光探針及其制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]糖尿病是一種常見的慢性代謝疾病，與心血管病、癌癥并稱為人類健康的三大殺手，嚴(yán)重威脅著人類的健康。據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)(IDF)的最新統(tǒng)計(jì)，全球約有3.66億人患有糖尿病，每年會(huì)有460萬(wàn)人死于糖尿病，預(yù)計(jì)到2030年，全球糖尿病人數(shù)將達(dá)到5.5億。我國(guó)是糖尿病患病率增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家之一，糖尿病患病率高達(dá)10%。由于糖尿病人自身缺乏對(duì)血糖的調(diào)節(jié)能力，體內(nèi)的葡萄糖水平易處于正常范圍之外。易導(dǎo)致感染、心腦血管病變、腎衰竭、失明等并發(fā)癥的產(chǎn)生。針對(duì)糖尿病的治療，目前還沒有有效的手段，只能通過(guò)改善血糖水平，降低或延緩并發(fā)癥的發(fā)病率。因此，對(duì)血糖水平的監(jiān)控至關(guān)重要。目前葡萄糖檢測(cè)的方法主要有電化學(xué)方法和熒光分析法。與電化學(xué)方法相比，熒光分析法由于簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好、低消耗、高靈敏度和測(cè)試時(shí)間短等特點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注。因此，針對(duì)血糖水平的測(cè)量，建立簡(jiǎn)單、快速、靈敏的熒光檢測(cè)方法是做好血糖含量測(cè)定的當(dāng)務(wù)之急ο
[0003]近年來(lái)，基于量子點(diǎn)熒光探針的熒光分析法受到了科研工作者的廣泛歡迎，建立的熒光分析方法已廣泛用于測(cè)定無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及生物大分子。熒光分析法具有靈敏度高、選擇性好、儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。量子點(diǎn)具有制備方法簡(jiǎn)單、光學(xué)可調(diào)、表面易于修飾和表征簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將量子點(diǎn)作為熒光探針用于傳感分析的研究正在逐年增加，同時(shí)隨著高性能量子點(diǎn)的制備以及表面修飾技術(shù)的逐步完善與成熟，使量子點(diǎn)熒光分析的檢測(cè)能力有了很大的提高。
[0004]比率焚光檢測(cè)(Rat1 Fluorescence Detect1n)是一種利用兩個(gè)焚光發(fā)射強(qiáng)度的比值隨著目標(biāo)分析物的變化而變化的檢測(cè)方法，當(dāng)微量目標(biāo)物作用后視覺變化非常明顯，易于分辨。其最為突出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是通過(guò)強(qiáng)度比值的變化提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的范圍，通過(guò)建立內(nèi)標(biāo)，極大地削弱其他因素的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分析物的定量檢測(cè)。相對(duì)單一熒光強(qiáng)度變化的檢測(cè)方法而言，比率熒光檢測(cè)方法更加靈敏，其可視化檢測(cè)更加可靠、容易分辨。
[0005]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，張忠平研究員課題組2011年發(fā)表在JACS上的學(xué)術(shù)論文〈〈Instant Visual Detect1n of Trinitrotoluene Particulates on Var1usSurfaces by Rat1metrie Fluorescence of Dual-Emiss1n Quantum Dots Hybrid〉〉，該文成功利用量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，分別選取紅色熒光和綠色熒光的量子點(diǎn)構(gòu)建雙發(fā)射比率熒光探針，用于可視化檢測(cè)三硝基甲苯，并取得了良好的檢測(cè)效果。因此量子點(diǎn)比率熒光探針的制備方法及應(yīng)用成為當(dāng)前化學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)。利用量子點(diǎn)比率熒光探針進(jìn)行熒光定量及可視化分析檢測(cè)葡萄糖含量的研究成為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于可視化檢測(cè)葡萄糖的硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針及其制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)葡萄糖過(guò)程中溶劑消耗量大，費(fèi)時(shí)，繁瑣的樣品預(yù)處理和靈敏度低等缺點(diǎn)。
[0007]首先采用常規(guī)技術(shù)(參考文獻(xiàn):X.Wei, Z.P.Zhou, T.F.Hao, Y.Q.Xu, H.J.Li , K.Lu, J.D.Dai , X.D.Zheng, L.Gao, J.X.Wang , Y.S.Yan, Y.Z.Zhu,Microchim Acta 182 (2015) 1527-1534)得到了所需要的綠色熒光量子點(diǎn)和紅色熒光量子點(diǎn)；然后將紅色熒光量子點(diǎn)利用反相微乳法包覆硅球，在聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)的作用下，將綠色熒光量子點(diǎn)吸附到硅球表面，最后在Tr i s-HC1緩沖溶液中，加入EDC/NHS以及3-氨基苯硼酸(APBA)，室溫避光條件下反應(yīng)，最終得到硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針，并用于熒光定量與可視化分析測(cè)定葡萄糖含量。制備的硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針具有很好的光學(xué)性能和穩(wěn)定性，且具可視化檢測(cè)葡萄糖的能力。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行:
(1)將硼氫化鈉(NaBH4)和碲粉加入到離心管中，然后再加入二次蒸餾水使固體完全溶解;將離心管放置于超聲清洗機(jī)中超聲反應(yīng)，并保持管口出氣，最終的白色液體即為所需的前驅(qū)體NaHTe溶液。
[0009](2)在通氮除氧的條件下，將步驟(1)得到的前驅(qū)體NaHTe溶液注入到通氮除氧的有巰基乙酸(TGA)存在的水合氯化鎘(CdCl2.2.5H20)水溶液中，混合溶液在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下回流反應(yīng)，根據(jù)回流時(shí)間的不同，得到所需要的綠色熒光量子點(diǎn)(6 h)溶液和紅色熒光量子點(diǎn)溶液(72 h)0
[00?0] 其中NaHTe的摩爾量根據(jù)步驟(1)中碲粉的摩爾量得出。
[0011](3)將步驟(2)得到的紅色熒光量子點(diǎn)原溶液液加入到環(huán)己烷、正己醇和曲拉通X-100的混合溶液中，攪拌均勻，加入聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)室溫?cái)嚢琛Ｈ缓髮⒄杷嵋阴?TE0S)和氨水加入到上述體系，反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，用水和乙醇洗滌若干次，以除去未反應(yīng)完的物質(zhì)，最終產(chǎn)物在真空烘箱內(nèi)烘干，得到包埋紅色熒光量子點(diǎn)的氧化硅納米粒子，備用。
[0012](4)將步驟(3)得到的包埋紅色熒光量子點(diǎn)的氧化硅納米粒子加入到水中，然后加入TODA，攪拌一段時(shí)間后，加入步驟(2)得到的綠色熒光量子點(diǎn)溶液，再次攪拌一段時(shí)間后，離心洗滌若干次得到量子點(diǎn)比率熒光探針，將其分散到Tris-HCl緩沖溶液中，并加入EDC/NHS溶液(4 mg/L，質(zhì)量比1:1)和APBA，室溫避光條件下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針，備用。
[0013]其中，步驟(1)中所述的硼氫化鈉和碲粉的摩爾比為2-4:1。
[0014]其中，步驟(2)中所述的有巰基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH為10.5-11.5;其中，CdCl2.2.5H20、TGA和NaHTe的摩爾比為1:2.0-2.5:0.4-0.6，其中NaHTe的摩爾量根據(jù)步驟(1)中碲粉的摩爾量得出;所述回流反應(yīng)溫度為100 °C_110°C。
[0015]其中，步驟(3)中所述的環(huán)己烷、曲拉通X-100和正己醇的體積比為15:3-4:3-4;所述加入的紅色熒光量子點(diǎn)溶液與PDDA溶液(0.075% v/v)及環(huán)己烷體積比為0.4-0.8:0.1-0.2:15；所述TE0S、氨水和環(huán)己烷的體積比為0.1-0.2:0.1-0.2:15；所述反應(yīng)時(shí)間為16-24小時(shí)。
[0016]其中，步驟(4)中所述包埋紅色熒光量子點(diǎn)的氧化硅納米粒子、PDDA溶液(1%，v/v)、水的質(zhì)量與體積比為5-10 mg:16-20 mL:8-12 mL;所述包埋紅色熒光量子點(diǎn)的氧化硅納米粒子與綠色熒光量子點(diǎn)溶液質(zhì)量與體積比為5-10 mg: 1-2 mL;Tris-HCl緩沖溶液和EDC/NHS溶液體積比為10 mL: 10-16 mL;包埋紅色熒光量子點(diǎn)的氧化硅納米粒子與APBA的質(zhì)量比為5-10 mg:20 mg;所述攪拌時(shí)間為1-2小時(shí)，避光反應(yīng)時(shí)間為6-8小時(shí)。
[0017]本發(fā)明的硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針主要用于水溶液中葡萄糖的測(cè)定:
將制備的硼酸化量子點(diǎn)比率熒光探針(2 mg/mL)和待測(cè)目標(biāo)物糖類(20 mmol/L)分別配制成一定濃度的儲(chǔ)備液。取120-200微升的探針溶液加入到測(cè)試管中，并向管內(nèi)加入葡萄糖儲(chǔ)備液，配制成葡萄糖濃度為0-2.0 mM的標(biāo)準(zhǔn)樣品8-12個(gè)，測(cè)定熒光光譜，隨著葡萄糖濃度的增加，熒光光譜上530 nm處熒光峰強(qiáng)度逐漸降低，660 nm處熒光幾乎保持不變，以兩處熒光峰強(qiáng)度變化作為縱坐標(biāo)，葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)做工作曲線，得到對(duì)應(yīng)方程:log(F530/Fbbo)o/(F530/F660)=0.44429()+0.01624 (R2=0.9941)
本發(fā)明的有益效