一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法及基于其对亚胺培南的快速检测方法与流程

本发明属于功能材料制备领域，涉及一种fe掺杂石墨烯量子点的制备及其用于亚胺培南药物检测的应用，具体涉及一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法。

背景技术：

1、在icu重症感染患者脓毒性休克病人在使用抗生素治疗时面临两个问题：（1）快速分析血液中抗生素浓度，以及时反馈抗感染效果，并避免过度用药，产生中毒后遗症；（2）针对不同重症感染病人，用药剂量合适，需要针对不同病例的抗生素药物代谢动力学；重症室常使用的抗生素有泰能，其主要含量是亚胺培南和西司丁钠。其中亚胺培南是碳青霉烯类抗生素，是一种抗菌谱广、抗菌活性强的非典型β-内酰胺类抗菌药物。主要用于多重耐药的革兰阴性杆菌感染、严重需氧菌与厌氧菌混合感染的治疗以及病原未查明的严重感染。随着真菌感染日益增多，而其临床表现缺乏特异性，易误诊、漏诊而延误最佳治疗时机， 或出现真菌预防性治疗导致过度医疗。对重症感染患者进行亚胺培南血药质量浓度测定，目前主要测定方法包括高效液相色谱(hplc)法、液相色谱-质谱联用(lc-ms)法等。这些法专属性强，是目前报道较多的亚胺培南血药质量浓度测定方法。但这些方法对仪器和操作人员要求高，测定周期长，不能实现实时监测。亚胺培南已成为治疗重症感染的重要药物之一，有必要建立简便、快速、稳定、可靠高通量分析检测方法，实现亚胺培南在重症感染患者治疗过程中的治疗药物监测，及时调整给药剂量，同时保证用药的安全、有效。

2、石墨烯量子点(gqds)，通常其横向尺寸小于100 nm，厚度小于10 nm。这种纳米级的尺寸使其产生了依赖尺寸的量子限域效应。受边缘效应影响，与周围化学官能团结合时，能产生稳定的光致发光现象。这导致gqds不仅拥有光学性质，还拥有化学惰性、细胞低毒性、生物相容性良好等一系列优异的物理化学性质。与半导体量子点材料相比，对环境的危害较小。同时，可通过元素掺杂改变表面化学结构，进而表现出特异的分子识别性能。在光学传感、生物医药、光催化等领域得到广泛研究。

3、目前所用检测病患体内亚胺培南药物浓度的方法在实际应用中存在测定时间长，无法快速得到检测结果等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，利用fe和n共掺杂量子点，获得对亚胺培南具有明显的选择性识别能力的荧光探针分子。利用fe，n-gqds探针分子的荧光淬灭机制，可简单、迅速检测出重症患者血液中血药亚胺培南药物浓度，对临床医学检测具有重要意义。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，包括如下依次进行的制备步骤：以铁化合物、石墨烯、柠檬酸、间苯二胺为前驱体，超声分散后水热反应合成铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针。

3、进一步的技术方案是，对水热合成的产物进行离心以及滤膜过滤后得到铁氮共掺杂石墨烯量子点探针分子溶液。

4、进一步的技术方案是，铁化合物为氯化铁、硝酸铁或醋酸铁。

5、进一步的技术方案为，前驱体中各组分的浓度比为：铁化合物、石墨烯、柠檬酸、间苯二胺为（1-5）：(10-15)：（1-2）：(1-2)mg/ml。

6、进一步的技术方案为，超声分散时间为30min，水热反应在反应釜中进行，水热反应温度为180℃，水热反应时间为12h。

7、进一步的技术方案为，离心处理的转速为10000rpm、离心时间为3min；过滤处理采用的滤膜为无菌微生物分析滤膜，其滤膜片直径为47mm，滤膜的孔径为0.22μm。

8、本发明还提供的技术方案为，基于铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法制备出的荧光探针对亚胺培南的快速检测方法，包括如下检测步骤：以铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针为探测分子，以0.1mol.l-1的磷酸盐缓冲溶液为缓冲溶液，加入不同浓度的亚胺培南；以330nm为激发波长，在431nm处测得pl荧光强度，绘制标准线性曲线；其中铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的浓度为1-100mg/ml，测定的亚胺培南浓度线性范围为2-60μg/ml。待测血样经离心后，取血浆500μl，加入到铁掺杂石墨烯量子点荧光探针分子的pbs溶液（1.5ml）中，振荡5s，于同样条件下测定pl荧光强度。进行三次测量以计算相对标准偏差（rsd）

9、进一步的技术方案为，缓冲溶液的ph为7.4，缓冲溶液的制备方法为：称取nacl8g，kcl0.2g，na2hpo412g，h2o3.63g，kh2po40.24g，溶于900ml蒸馏水中，加水定容至1l。

10、本发明的优点和有益效果在于：高效、灵敏，快速，可实现快速床边检测，每分钟可测定5-10样本。本发明制备的fe掺杂石墨烯量子点荧光探针具有良好的选择性、高灵敏度，能够准确、特异性地识别亚胺培南-西司他丁钠药物中的亚胺培南浓度。本方法可以用于临床脓毒症等重症患者血液中亚胺培南含量的实时分析检测，与现有的高效液相色谱相比，可实现滴血快速床边检测，每分钟可测定5-10样本。

技术特征：

1.一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，包括如下依次进行的制备步骤：以铁化合物、石墨烯、柠檬酸、间苯二胺为前驱体，超声分散后水热反应合成铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针。

2.根据权利要求1所述的一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，对所述水热合成的产物进行离心以及滤膜过滤后得到铁氮共掺杂石墨烯量子点探针分子溶液。

3.根据权利要求2所述的一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，所述铁化合物为氯化铁、硝酸铁或醋酸铁。

4.根据权利要求3所述的一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，所述前驱体中各组分的浓度比为：铁化合物、石墨烯、柠檬酸、间苯二胺为（1-5）：(10-15)：（1-2）：(1-2)mg/ml。

5.根据权利要求4所述的一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，超声分散时间为30min，水热反应在反应釜中进行，水热反应温度为180℃，水热反应时间为12h。

6.根据权利要求5所述的一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，离心处理的转速为10000rpm、离心时间为3min；过滤处理采用的滤膜为无菌微生物分析滤膜，其滤膜片直径为47mm，滤膜的孔径为0.22μm。

7.基于如权利要求1至6任一项所述铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法制备出的荧光探针对亚胺培南的快速检测方法，其特征在于，包括如下检测步骤：以铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针为探测分子，以0.1mol.l-1的磷酸盐缓冲溶液为缓冲溶液，加入不同浓度的亚胺培南；以330nm为激发波长，在431nm处测得pl荧光强度，绘制标准线性曲线；其中铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的浓度为1-100mg/ml，测定的亚胺培南浓度线性范围为2-60μg/ml。

8.根据权利要求7所述的对亚胺培南的快速检测方法，其特征在于，缓冲溶液的ph为7.4，缓冲溶液的制备方法为：称取nacl8g，kcl0.2g，na2hpo412g，h2o3.63g，kh2po40.24g，溶于900ml蒸馏水中，加水定容至1l。

技术总结
本发明公开了一种铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针的制备方法，以铁化合物、石墨烯、柠檬酸、间苯二胺为前驱体，水热反应合成铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针。本发明还公开了基于此荧光探针对亚胺培南的快速检测方法，以铁氮共掺杂石墨烯量子点荧光探针为探测分子，以磷酸盐缓冲溶液为缓冲溶液，加入不同浓度的亚胺培南；绘制标准线性曲线。本发明制备的Fe掺杂石墨烯量子点荧光探针具有良好的选择性、高灵敏度，能够准确、特异性地识别亚胺培南‑西司他丁钠药物中的亚胺培南浓度。本方法可以用于临床脓毒症等重症患者血液中亚胺培南含量的实时分析检测，与现有的高效液相色谱相比，可实现滴血快速床边检测，每分钟可测定5‑10样本。

技术研发人员：谢晓峰
受保护的技术使用者：江苏安纳泰环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22