金属掺杂碳量子点、比色传感溶液、比色阵列传感器及其制备方法、检测生物硫醇的方法与流程

本发明涉及生化分析，具体而言，涉及金属掺杂碳量子点、比色传感溶液、比色阵列传感器及其制备方法、检测生物硫醇的方法。

背景技术：

1、生物硫醇如谷胱甘肽(gsh)、半胱氨酸(cys)和同型半胱氨酸(hcy)，在维持细胞内的氧化还原动态平衡中，起着举足轻重的作用。在这些生物巯基化合物中，gsh是生物体内含量最多的硫醇，医学上已经证明，gsh含量异常与多种疾病相关，包括癌症、肝脏损伤、艾滋病、神经退行性疾病和帕金森病等。cys是gsh的前体，同时也是乙酰辅酶a和乙酰胆碱牛磺酸的来源，cys的缺乏与儿童生长迟滞、肝脏损伤、皮肤病变、水肿、嗜睡、虚弱等疾病密切相关；体内cys浓度水平过高也会导致许多疾病，如类风湿性关节炎、帕金森病、阿尔茨海默症等。hcy被认为是心血管疾病的独立危险因素，它能直接或间接导致血管内皮细胞的损伤，促进血管平滑肌细胞增殖，增强血小板功能，患者可能会出现广泛性冠状动脉粥样硬化，可因静脉血栓形成和血栓栓塞性疾病导致死亡；另外血浆中hcy的浓度升高也会导致人体产生认知功能障碍，严重者会导致阿尔茨海默氏病、神经管畸形和精神障碍在内的多种神经系统疾病。综上所述，由于氧化应激与许多疾病的发展息息相关，而生物巯基化合物能有效的维持细胞氧化还原态，可将其作为相关疾病的生物标志物，因此区分检测和监测生物样品中所含的生物硫醇的水平，对于了解生理和病理过程中含巯基的酶和蛋白质的功能具有重要作用、在临床诊断中具有潜在的重要用途。

2、目前，有很多种可以对生物硫醇进行定性和定量的检测的方法，包括紫外可见光吸收法、荧光法、毛细管电泳法、高效液相色谱法、质谱法、液相色谱-质谱法等。然而，生物硫醇结构相似、反应活性相近，实现生物硫醇的区分检测仍然面临许多挑战。因此，发展有效的方法区分检测生物硫醇对于理解其生理功能是非常必要的。

3、近年来出现的比色阵列传感方法，有望为上述问题的解决提供了一个新思路。然而，究竟何种材料适于构建检测生物硫醇的比色阵列传感器，尚不明确。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是探索合适的用于构建检测生物硫醇的比色阵列传感器的材料，从而确保对硫醇进行有效检测及区分，是当前亟待解决的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种金属掺杂碳量子点的制备方法，包括：以碳源、金属离子化合物和溶剂为原料，加热反应，获得反应混合物；将所述反应混合物进行提纯，得到金属掺杂碳量子点。

4、本发明中合成的金属掺杂碳量子点，金属离子赋予了碳量子点更多的活性结合位点，使金属掺杂碳量子点具有较高的类过氧化物酶活性，其类过氧化物酶活性接近于天然酶。另外，金属掺杂碳量子点，还具有良好的生物相容性、合成方法简便、成本低和性质稳定等优势，是用于构建检测生物硫醇的比色阵列传感器的合适材料。

5、优选地，所述碳源包括柠檬酸和乙二胺，所述金属离子化合物中含有cu2+和fe3+中的一种。

6、优选地，所述以碳源、金属离子化合物和溶剂为原料，加热反应，获得反应混合物包括：将所述碳源、金属离子化合物和所述溶剂混合，加热反应。

7、优选地，所述以碳源、金属离子化合物和溶剂为原料，加热反应，获得反应混合物包括：将所述碳源加热反应得到碳量子点，将所述碳量子点、所述金属离子化合物和所述溶剂混合，加热反应，获得所述反应混合物。

8、本发明还提供了一种金属掺杂碳量子点，采用如上所述的金属掺杂碳量子点的制备方法制得。

9、本发明提供了一种比色阵列传感溶液，所述比色阵列传感溶液通过将如上所述的金属掺杂碳量子点、h2o2、3，3'，5，5'-四甲基联苯胺和缓冲液混合制得。

10、本发明中利用金属掺杂碳量子点制备的比色传感溶液，可用于对生物硫醇进行有效检测和鉴别，由于金属掺杂碳量子点具有较高的类过氧化物酶活性，因而，使得比色传感溶液对生物硫醇的检测灵敏度较高，且测试方法简便快捷。

11、本发明还提供了一种比色阵列传感器的制备方法，包括：

12、将第一比色传感溶液和第二比色传感溶液分别置于传感单元中，得到比色阵列传感器；其中，所述第一比色传感溶液和所述第二比色传感溶液均为如上所述的比色阵列传感溶液，所述第一比色传感溶液中的金属掺杂碳量子点为cu2+掺杂碳量子点，所述第二比色传感溶液中的金属掺杂碳量子点为fe3+掺杂碳量子点。

13、本发明中利用cu2+掺杂碳量子点与fe3+掺杂碳量子点构建的比色阵列传感器，比色阵列传感器由多个含有比色传感溶液的传感单元组成，可以提高检测过程中产生的数据量，提高对生物硫醇检测结果的可靠性；同时，两种不同的金属掺杂量子点相互配合，也可以提高比色阵列传感器检测的生物硫醇的种类数。

14、优选地，所述传感单元分布于多孔板上，所述多孔板包括96孔板、48孔板和24孔板中的一种。

15、本发明还提供了一种比色阵列传感器，所述比色阵列传感器采用如上所述的比色阵列传感器的制备方法制得。

16、本发明还提供了一种检测生物硫醇的方法，利用如上所述的比色阵列传感器，包括：

17、步骤s1、向所述比色阵列传感器的各传感单元内的比色传感溶液中加入待测样品进行反应，通过扫描仪读取各所述传感单元内的比色传感溶液反应前后的颜色变化。

18、步骤s2、通过图像处理软件对步骤s1中扫描仪读取的颜色变化进行数字化处理及化学计量分析，得到不同传感单元反应前后图像产生的3n维的差向量，采用层次聚类分析或主成分分析，从而获得hca图谱和/或pca图谱；其中，n是指传感单元的数量。

19、本发明提供的检测生物硫醇的方法，测试方法简便，无需复杂贵重设备和传统光谱检测方法，使用快捷简便的颜色对照法即可完成检测。采用本发明提供的检测生物硫醇的方法，还可以应用于癌细胞和正常细胞的检测。

技术特征：

1.一种金属掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的金属掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，所述碳源包括柠檬酸和乙二胺，所述金属离子化合物中含有cu2+和fe3+中的一种。

3.根据权利要求1所述的金属掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，所述以碳源、金属离子化合物和溶剂为原料，加热反应，获得反应混合物包括：

4.根据权利要求1所述的金属掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，所述以碳源、金属离子化合物和溶剂为原料，加热反应，获得反应混合物包括：

5.一种金属掺杂碳量子点，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的金属掺杂碳量子点的制备方法制得。

6.一种比色阵列传感溶液，其特征在于，通过将如权利要求5所述的金属掺杂碳量子点、h2o2、3，3'，5，5'-四甲基联苯胺和缓冲液混合制得。

7.一种比色阵列传感器的制备方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的比色阵列传感器的制备方法，其特征在于，所述传感单元分布于多孔板上，所述多孔板包括96孔板、48孔板和24孔板中的一种。

9.一种比色阵列传感器，其特征在于，采用如权利要求7或8所述的比色阵列传感器的制备方法制得。

10.一种检测生物硫醇的方法，利用如权利要求9所述的比色阵列传感器，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种金属掺杂碳量子点、比色传感溶液、比色阵列传感器及其制备方法、检测生物硫醇的方法；所述金属掺杂碳量子点的制备方法包括：以碳源、金属离子化合物和溶剂为原料，加热反应，得到反应混合物；将反应混合物进行提纯，得到金属掺杂碳量子点。本发明中合成的金属掺杂碳量子点，具有较高的类过氧化物酶活性，其类过氧化物酶活性接近于天然酶，还具有良好的生物相容性、合成方法简便、成本低和性质稳定等优势，是用于构建检测生物硫醇的比色阵列传感器的合适材料。本发明中利用金属掺杂碳量子点制备的比色传感溶液，可用于对生物硫醇进行有效检测和鉴别，且对生物硫醇的检测灵敏度较高，且测试方法简便快捷。

技术研发人员：钱四化,周鑫驰,郑建萍
受保护的技术使用者：宁波慈溪生物医学工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11