一种二价铜离子的比率荧光探针及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于二价铜离子检测领域，具体涉及一种二价铜离子的比率荧光探针及其 制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 二价铜离子为人体内第三大过渡金属离子，对于许多生物反应至关重要。然而，二 价铜离子含量过低或过高均会生物系统产生不良影响。因此，研发一种专一而敏感的二价 铜离子检测方法具有重大意义。现有技术的常规方法具有操作复杂、需贵重设备和需要大 量检测样品等缺点。
[0003] 随着研宄的深入，比率焚光探针（ratiometric fluorescence probe)日益受到 人们的重视。Zhu等人制备了基于碳量子点的比率荧光探针（A. Zhu，Q. Qu，X. Shao， B. Kong and Y. Tian, Angewandte Chemie, 2012，124，7297-7301. );Wang 等人制备 了核-卫星结构的CdTe/Silica/Au NCs杂合球体比率荧光探针（Y.-Q. Wang, T. Zhao, X. -W. He, W. -Y. Li and Y. -K. Zhang, Biosensors and Bioelectronics, 2014, 51， 40-46. )〇
[0004] 然而，现有技术的比率荧光探针对二价铜离子检测的检测限最好只能达到 4. I X IO7 M，还不能很好的满足高精度的检测。
[0005] 因此，亟待开发一种高精度的二价铜离子的检测探针。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种二价铜离子的比率荧光探 针的制备方法，该包括如下步骤： 1) 合成碲化镉量子点：在惰性气体氛围下，将碲粉和NaBH4于水中搅拌，再加入pH 为10的CdCldP TGA的混合溶液中反应，控制反应产物中Cd2+: TGA: Te2_的摩尔比为 1:2. 5:0. 5 ； 2) 合成氨基修饰的碳量子点：对浓度为0. 04g/ml的柠檬酸水溶液进行高温处理后进 行离心，取上清液，按体积比1:36-50的比例将上清液与氢氧化铵混合并进行高温处理，降 至室温后加入丙酮，再进行离心，取上清并置于真空干燥箱将丙酮挥发； 3) 掺杂Si02m米颗粒的蓝色荧光碳量子点的合成：将步骤2)所得物与0. 5% (W/V)的 壳聚糖溶液混合后加入到环己烷、Triton X-100、正己醇的混合溶液中搅拌至少30 min， 再加入氨水和TEOS在室温下继续搅拌23-25 h，然后加入APTES进行搅拌11-13 h，之后 加入丙酮终止反应，离心后利用乙醇和水清洗，得到掺杂SiO2纳米颗粒的蓝色荧光碳量子 点；所述步骤2)所得物、0.5 % (W/V)的壳聚糖溶液、环己烷、Triton X-100、正己醇、氨水、 TE0S、APTES 的体积比为 5:1:750:177:180:5:6:3 ; 4) 将步骤1)所得物和步骤3)所得物，按lmg: 15ml的比例分散于MES缓冲液中，之后 向MES缓冲液加入EDC和NHS的混合溶液，然而于室温避光搅拌，离心并用去离子水清洗后 即得所述探针；所述EDC和NHS的混合溶液中EDC与NHS的比例为（I : I v/v)，浓度为I mg/ml ;所述EDC和NHS的混合溶液与MES的体积比为1:20。
[0007] 发明人经过大量的实验摸索，发现本发明的探针通过利用碲化镉量子点表面的羧 基基团对铜离子进行络合反应(羧基基团来自于巯基乙酸，巯基乙酸作为碲化镉表面配体 及稳定剂)，致使极少量的铜接触羧基就会破坏其稳定结构，使得本发明探针对铜有令人惊 奇的显著低的检测限。
[0008] 步骤1)所述惰性气体为氩气。
[0009] 优选的，步骤2)中所处高温处理为：温度为200 °C，处理时间为5 h。
[0010] 在实验过程中发现，温度从低到高，碳量子点产率从低到高，当量子点产率达到一 定值后，其荧光强度由于量子点浓度的增加而相互猝灭，因此随着温度的增加，荧光强度先 变高后变低；时间的影响与温度相似，时间越长，产率越高，同时荧光强度先变高后变低，基 于此现象，高温处理时，温度为200度，时间为5小时时，效果最佳。
[0011] 本发明的第二个目的在于提供由上述方法制备的二价铜离子的比率荧光探针，该 探针包括含有碲化镉量子点、氨基修饰的碳量子点的纳米粒子，具有核-卫星杂化球体结 构。
[0012] 本发明的第三个目的在于提供利用上述探针在检测二价铜离子上的应用。根据权 利要求3所述的探针在检测二价铜离子上的应用，其特征在于，所述应用的方法包括步骤： 1) 制备探针溶液，浓度为I mg/ml ; 2) 利用火焰原子吸收方法、化学方法、荧光分光光度法中的一种方法进行检测。
[0013] 具体的优选的，该应用包括如下步骤： 1) 将I. 5 ml的探针溶液加入分光光度计石英皿中； 2) 加入I. 5 ml已知浓度的待测物PBS溶液；探针溶液浓度为I mg/ml 3) 检测时，激发波长为365 nm。
[0014] 本发明的有益效果： 1、 相比于现有技术，本发明的探针的检测专一性强，检测限十分优秀，仅为LOXlO7M ； 2、 本发明探针的制备方法简单，所用原料易得； 3、 本发明对二价铜离子的检测，步骤简单、无需昂贵设备、所需检测样品量小。
【附图说明】
[0015] 图 1 为 TEM 图，其中，（A)为 CQDs @ Si02 (未引入 CdTe QDs)的 TEM 图，（B)为 CQDs @ Si02@ CdTe (本发明探针）的TEM图； 图2为CQDs @ Si02和CQDs @ Si02@ CdTe的红外光谱图，其中，wavenumber意为"波 数"，transmition意为"透光度"； 图3为紫外-可见光谱图，其中hybrid spheres为本发明探针； 图4中，（a)为本发明探针溶液（I )、CQDs @ Si02溶液（II)和CdTe QDs溶液(III)在 阳光下的效果图，（b)为发明探针溶液（I )、CQDs @ Si02溶液（II)和CdTe QDs溶液(III) 在紫外灯下的效果图，（c)为发明探针（I )、CQDs @ Si02 (II)和CdTe QDs (ΠΙ)的PL发 射光谱图，其中wavelength意为"波长"，Fluorescence intensity意为"焚光强度"； 图5为本发明探针在不同Cu2+浓度下的荧光图谱（λ m=365 nm); 图6为F441 nm/F605 nm与Cu2+浓度的相关度结果图； 图7为本发明对不同金属离子的荧光检测结果。
【具体实施方式】
[0016] 下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用 于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练 人员根据上述
【发明内容】
所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0017] 实施例1 1) 合成碲化镉量子点：在惰性气体氛围(氩气)下，将碲粉和NaBH4于水中搅拌，再加入 pH为10的CdClJP TGA的混合溶液中反应，控制反应产物中Cd2 +: TGA: Te2_的摩尔比为 1:2. 5:0. 5 ； 2) 合成氨基修饰的碳量子点：对浓度为0. 04g/ml的柠檬酸水溶液进行高温处理后进 行离心，取上清液，按体积比1:48的比例将上清液与氢氧化铵混合并进行高温处理，降至 室温后加入丙酮，再进行离心，取上清并置于真空干燥箱将丙酮挥发； 3) 掺杂Si02m米颗粒的蓝色荧光碳量子点的合成：将步骤2)所得物与0. 5% (W/V)的 壳聚糖溶液混合后加入到环己烷、Triton X-100、正己醇的混合溶液中搅拌30 min，再加 入氨水和TEOS在室温下继续搅拌24 h，然后加入APTES进行搅拌12 h，之后加入丙酮终 止反应，离心后利用乙醇和水清洗，得到掺杂SiO2纳米颗粒的蓝色荧光碳量子点；所述步骤 2)所得物、0. 5 % (W/V)的壳聚糖溶液、环己烷、Triton X-100、正己醇、氨水、TE0S、APTES 的体积比为 5:1:750:177:180:5:6:3 ; 4) 将步骤1)所得物和步骤3)所得物，按lmg: 15ml比例分散于MES缓冲液中，之后向 MES缓冲液加入EDC和NHS的混合溶液，然而于室温避光搅拌，离心并用去离子水清洗后即 得所述探针；所述EDC和NHS的混合溶液中EDC与NHS的比例为（I : I v/v)，浓度为I mg/ ml ;所述EDC和NHS的混合溶液与MES的体积比为1:20。
[0018] 实施例2 1) 合成碲化镉量子点：在惰性气体氛围下(氩气)，将碲粉和NaBH4于水中搅拌，再加入 pH为10的CdClJP TGA的混合溶液中反应，控制反应产物中Cd2 +: TGA: Te2_的摩尔比为 1:2. 5:0. 5 ； 2) 合成氨基修饰的碳量子点：对浓度为0. 04g/ml的柠檬酸水溶液进行高温处理后进 行离心，取上清液，按体积比1:36的比例将上清液与氢氧化铵混合并进行高温处理，降至 室温后加入丙酮，再进行离心，取上清并置于真空干燥箱将丙酮挥发； 3) 掺杂Si02m米颗粒的蓝色荧光碳量子点的合成：将步骤2)所得物与0. 5% (W/V)的 壳聚糖溶液混合后加入到环己烷、Triton X-100、正己醇的混合溶液中搅拌40 min，再加 入氨水和TEOS在室温下继续搅拌23 h，然后加入APTES进行搅拌11 h，之后加入丙酮终 止反应，离心后利用乙醇和水清洗，得到掺杂SiO2纳米颗粒的蓝色荧光碳量子点；所述步骤 2)所得物、0. 5 % (W/V)的壳聚糖溶液、环己烷、Triton X-100、正己醇、氨水、TE0S、APTES 的体积比为 5:1:750:177:180:5:6:3 ; 4) 将步骤1)所得物和步骤3)所得物，按lmg: 15ml比例分散于MES缓冲液中，之后向 MES缓冲液加入EDC和NHS的混合溶液，然而于室温避光搅拌，离心并用去离子水清洗后即 得所述探针；所述EDC和NHS的混合溶液中EDC与NHS的比例为（I : I v/v)，浓度为I mg/ ml ;所述EDC和NHS的混合溶液与MES的体积比为1:20。
[0019] 实施例3 1) 合成碲化镉量子点：在惰性气体氛围下(氩气)，将碲