一种CdS量子点-荧光素FRET荧光探针及其制备方法和用途与流程

本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及一种cds量子点-荧光素fret荧光探针及其制备方法和用途。

背景技术：

众所周知，cu²⁺是人体和动物中极为重要的微量元素，通常以cu²⁺的形式存在，在生物和环境系统中起着重要的作用。但是，一旦体内的cu²⁺过量，它将对人体产生毒害作用，甚至损害中枢神经系统，从而引发某些疾病。例如，威尔逊氏病、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化症和病毒病。因此，准确测定环境系统和生物流体中的cu²⁺非常重要。

荧光共振能量转移(fret)是一种非辐射能量转移过程，通过fret，可以识别出信号传递到受体分子，可以放大信号并使信号红移到近红外波段。同时，fret方法具有灵敏度高，选择性高的优点，是一种理想的离子检测方法。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种cds量子点-荧光素fret荧光探针及其制备方法和用途，所要解决的技术问题是通过分子设计合成能够检测识别cu²⁺的荧光探针。

本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针，其结构如下所示：

本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将2.355mmolna2s与2.355mmolcdcl2、4.67mmol巯基乙胺于50ml去离子水中混合反应，得到半胱胺表面修饰的cds(mea-cds)量子点；

步骤2：将0.002mmol荧光素加入edc(0.008mmol)/nhs(0.001mmol)的混合溶液中，再加入1mlmea-cds量子点反应得到量子点-荧光素fret荧光探针。

所述荧光素的结构式如下：

进一步地，步骤2中，称取一定量的荧光素溶于去离子水中，然后加入碳化二亚胺(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)室温反应活化20分钟，随后加入步骤1获得的mea-cds量子点，室温下搅拌反应40分钟，得到目标产物。

本发明合成过程如下：

本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针的用途，是在检测cu²⁺的过程中作为检测试剂使用。

本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针的应用，是在检测cu²⁺的过程中作为检测试剂使用。

进一步地，本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针能特异性识别cu²⁺，通过荧光方式可检测cu²⁺。荧光强度随着cu²⁺浓度的增加而降低。所述荧光探针在水介质中进行荧光光谱测定，通过荧光强度的变化实现对cu²⁺的定性或定量检测。

本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针的粒径为2-5nm，内核为cds量子点、表面修饰有巯基乙胺(mea)和荧光素反应产物。

本发明的制备条件简单，该荧光探针在荧光条件下能对cu²⁺有响应。

本发明荧光探针可用于实际水样中cu²⁺的高选择性灵敏检测，检测限达到58nm，较现有的cds量子点cu²⁺荧光探针相比有了大幅度降低。

附图说明

图1为本发明cds量子点、荧光素、cds量子点-荧光素fret荧光探针的红外光谱图。

图2为cds量子点-荧光素fret荧光探针的高分辨透射图。

图3为本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针在水溶液中加入不同金属离子的荧光光谱。

图4为本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针在水溶液中加入0-20μm不同浓度cu²⁺后的荧光光谱图。

图5为本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针水溶液中荧光强度与cu²⁺浓度的关系。

具体实施方式

本发明可以通过以下的实施例进一步说明，但不仅仅局限于实施例。

实施例1：cds量子点-荧光素fret荧光探针的制备与表征

1、将2.355mmolna2s与2.355mmolcdcl2、4.67mmol巯基乙胺于50ml去离子水中混合反应，反应温度70℃，反应时间1小时，得到半胱胺表面修饰的cds(mea-cds)量子点。

2、称取0.002mmol的荧光素溶于30ml去离子水中后，加入0.008mmol碳化二亚胺(edc)，0.001mmoln-羟基琥珀酰亚胺(nhs)室温反应活化20分钟，然后加入1ml表面接枝半胱胺的cds量子点，室温下搅拌40分钟，得到目标产物。

图1为本发明cds量子点，荧光素，cds量子点-荧光素fret荧光探针的红外光谱图。-co-nh-(1630cm^-1)，-cooh(1695cm^-1)。

图2为cds量子点-荧光素fret荧光探针的高分辨透射图。粒径为2-5nm。

实施例2：cds量子点-荧光素fret荧光探针对cu²⁺的特异性识别

为了cds量子点-荧光素fret荧光探针的选择性，在与cu²⁺相同的条件下研究了该方法对其他金属离子的荧光响应测定了金属离子co²⁺，ni²⁺，ca²⁺，al³⁺，cr³⁺，zn²⁺，cu²⁺，mn²⁺，pb²⁺，fe²⁺，hg²⁺，fe³⁺，ag⁺。从图3可以看出cds量子点-荧光素fret荧光探针对cu²⁺具有明显的荧光猝灭效率，而其他金属离子在相同条件下没有明显的荧光信号变化。结果表明，该荧光探针对cu²⁺具有高选择性。

实施例3：cds量子点-荧光素fret荧光探针荧光强度与cu²⁺浓度的相关性

向cds量子点-荧光素fret荧光探针溶液中滴加不同浓度的cu²⁺后的荧光光谱图如图4所示，随着cu²⁺浓度的增加，该探针的荧光强度逐渐降低。在4-14μm的范围内观察到荧光强度f和cu²⁺浓度之间的关系(如图5所示)。该探针的荧光强度与加入量的线性系数r²＝0.99，这表明本发明的荧光探针在荧光光谱中可以定量的检测cu²⁺。并且通过应用公式计算出cu²⁺探针的检测限为58nm。公式为检测限＝3σ/k，其中σ是空白测量值的标准偏差(σ＝0.4)，k是荧光强度对cu²⁺浓度图的斜率。这一检测限远低于美国epa和一些已报道基于反应的荧光传感器的cu²⁺(饮用水中20μm)标准值。

实施例4：cds量子点-荧光素fret荧光探针对实际水样中cu²⁺的检测

cds量子点-荧光素fret荧光探针检测自来水和湖泊水样品中的cu²⁺(下表1)。检测结果与实际相加基本一致。这表明本发明的荧光探针在环境检测中具有应用价值。

表1本发明cds量子点-荧光素fret荧光探针对实际水样的检测结果