检测应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种量子点@铜纳米簇荧光探针的制备方法及其Cu2+检测应用，属于荧光传感技术领域。
【背景技术】
[0002]低浓度的铜是动物和植物体内重要且必须的微量元素，它同时也是很多生物体中蛋白酶的重要辅酶因子。然而，当铜离子浓度过高时，它具有高毒性并且可以对中枢神经系统产生损伤，同时产生一些如威尔逊疾病和老年痴呆症等神经性疾病。高浓度的铜可诱导肠胃扰动以及肝脏或肾脏的损伤。迄今为止，检测Cu2+的方法有很多，包括原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子质谱法、电化学法、动态光散射法、拉曼散射法以及荧光法等。在这些已经发展的方法中，荧光法具有高灵敏度、简单并且仪器成本低等特点，使得基于荧光的方法在应用前景方面展现出明显优势。然而，对Cu2+的荧光响应大多是基于单荧光猝灭探针，因而常常受光源或检测器的漂移或者复杂样品环境影响等因素的限制。比率荧光探针可以避免这些问题并且在近年受到极大的关注。两个发射峰分开的探针的荧光强度比可以提供内在修正环境的干扰以及排除激发光强度的波动，因而提高了定量分析的精确度。所以，发展灵敏的Cu2+检测方法在环境监测方面有极大需求。
[0003]近年来，金属纳米簇由于具有与原子和块体材料不同的独特的尺寸依赖的光学和电学性质而受到极大关注，并且作为功能化的桥梁在很多领域展现出广泛的应用前景，例如光电子纳米器件、生物传感、纳米电子学和新型催化等领域。迄今为止，大量研宄工作主要集中在合成荧光金纳米簇和银纳米簇。与Ag (E0, 0.80 V)和Au (E0, 1.50 V)相比，Cu(E0, 0.34 V)容易氧化的性质限制了铜纳米簇(CuNCs)合成的发展，特别是在溶液介质中的合成。因此，由于在制备稳定性高并且极微小粒子方面存在困难，CuNCs的合成以及光学调控研宄还处于初级阶段。然而，尚未见室温下快速、环保的方法合成CuNCs并构建比率荧光探针用于检测Cu2+的报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供了一种量子点O铜纳米簇荧光探针的制备方法及其Cu2+检测应用，它具有检测灵敏和选择性好的优点。
[0005]本发明是这样实现的，一种量子点O铜纳米簇荧光探针的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)铜纳米簇的制备:将40mg聚乙稀亚胺溶解在2 mL超纯水中，用醋酸调节溶液pH值为5，在搅拌条件下加入2 mL 2 mM的Cu(NO3)2溶液，使Cu2+与聚乙烯亚胺中的氨基配体发生络合反应10分钟，随后向溶液中加入7 mg抗坏血酸并持续搅拌8小时，将反应溶液用分子量为30 K的超滤管在16000 rpm转速下超滤10分钟，即制成铜纳米簇；
(2)量子点@铜纳米簇比率荧光探针的制备:将步骤(I)制备的铜纳米簇溶液与10mM硼酸缓冲溶液和CdSe量子点溶液混合，加入26.4 yg的1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，震荡反应2小时；用分子量为30 K的超滤管在16000 rpm转速下超滤5分钟，产物分散于硼酸缓冲溶液中，制成CdSe量子点O铜纳米簇比率荧光探针溶液；
作为优选，步骤(2)中，所述的硼酸缓冲溶液的浓度为10 mM，pH为8.0。
[0006]本发明还涉及量子点@铜纳米簇荧光探针的Cu2+检测应用:将50 μ L不同浓度的Cu2+加入到80 μ L的CdSe量子点@铜纳米簇比率荧光探针溶液中，用醋酸-醋酸钠缓冲溶液稀释溶液的总体积至230 μ L，并在37 0C孵育10分钟，测量激发波长为380 nm时溶液的荧光。随着Cu2+浓度的增加，铜纳米簇与CdSe量子点的荧光强度之比F 495/F625逐渐减小，Cu2+浓度与F 495/F625在22.22 ηΜ-8.89 μM范围内呈良好的线性，检出限为8.87 ηΜ，可用于对Cu2+的超灵敏检测。
[0007]本发明的技术效果是:本发明以聚乙烯亚胺为模板、抗坏血酸为还原剂，一步法合成了 CuNCs，进而将CuNCs偶联到CdSe QDs表面制备了 CdSe QDsiCuNCs比率荧光探针，此探针具有CdSe QDs和CuNCs的双荧光信号，可修正环境的干扰并排除激发光强度的波动，提高了 Cu2+定量分析的精确性。
【附图说明】
[0008]图1是CuNCs的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱图。
[0009]图2是hPEI模板CuNCs的Cu 2p的X射线光电子能谱。
[0010]图3 是(a) CdSe QDs、(b) CuNCs 和(c) CdSe QDsiCuNCs 的荧光光谱图。
[0011]图4 是(a) CdSe QDs、(b) CuNCs 和(c) CdSe QDsOCuNCs 的傅里叶变换红外光谱图。
[0012]图5 是 CdSe QDs (A)和 CdSe QDsiCuNCs (B)的透射电镜图。
[0013]图6是(A) CdSe QDsiCuNCs在380 nm激发波长处在不同浓度Cu2+存在时的荧光光谱。(B ) F495/F625对Cu 2+的校准曲线。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述，本发明并不限于此；
实施例1
(1)铜纳米簇的制备:将40mg聚乙稀亚胺溶解在2 mL超纯水中，用醋酸调节溶液pH值为5，在搅拌条件下加入2 mL 2 mM的Cu(NO3)2溶液，使Cu2+与聚乙烯亚胺中的氨基配体发生络合反应10分钟，随后向溶液中加入7 mg抗坏血酸并持续搅拌8小时，将反应溶液用分子量为30 K的超滤管在16000 rpm转速下超滤10分钟，即制成铜纳米簇；
(2)量子点@铜纳米簇比率荧光探针的制备:将铜纳米簇溶液与10mM硼酸缓冲溶液和CdSe量子点溶液混合，加入26.4 yg的1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，震荡反应2小时；用分子量为30 K的超滤管在16000 rpm转速下超滤5分钟，产物分散于硼酸缓冲溶液中，制成CdSe量子点@铜纳米簇比率荧光探针溶液。
[0015]图1为CuNCs的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱表征，310 nm处明显的吸收峰表明形成了铜纳米簇，从CuNCs的荧光光谱对激发光波长的依赖行为可见，随着激发光波长从370 nm增加到470 nm, CuNCs的荧光发射峰从508 nm逐渐蓝移且荧光强度明显降低，由于需保持量子点较高的荧光强度，选择380 nm为激发波长。CuNCs的透射电镜和原子力显微镜表征结果表明，合成的CuNCs的平均直径约为1.7 nm、高度约为2.5 nm。图2为hPEI模板CuNCs的氧化态的X射线光电子能谱(XPS)图，两个强峰位于932.2 eV和952.0eV，分别对应于Cu (O)的2p3/2和2p1/2电子结合能。同时，在942.0 eV处存