一种双发射比率型量子点荧光探针及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可视化检测阿司匹林的双发射比率型量子点荧光探针及其制备方法和应用，属材料制备和药物含量检测【技术领域】；所述探针的制备方法为首先将硼氢化钠、碲粉和水在超声环境下生成前驱体NaHTe溶液，然后将前驱体注入到有巯基乙酸存在的CdCl2·2.5H2O水溶液中，在氮气保护条件下回流反应，得到所需的绿色荧光量子点和红色荧光量子点；红色荧光量子点利用溶胶凝胶法包覆硅球，并接上氨基；将绿色荧光量子点溶液和包硅后的红色荧光量子点分散在MES缓冲溶液中，加EDC/NHS溶液，室温避光反应，得到双发射比率型量子点荧光探针，并用于荧光定量与可视化分析测定阿司匹林含量；该方法制备的量子点荧光探针具有很好的光学性能和稳定性，具可视化检测阿司匹林的能力。
【专利说明】一种双发射比率型量子点荧光探针及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双发射比率型量子点荧光探针及其制备方法和应用，属材料制备和药物含量检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]阿司匹林(aspirin),也叫乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid),是一类应用最早，最广和最普通的解热镇痛药抗风湿药。具有解热、镇痛、抗炎、抗风湿和抗血小板聚集等多方面的药理作用，常用于感冒发热，头痛、神经痛关节痛、肌肉痛、风湿热、急性内湿性关节炎、类风湿性关节炎及牙痛等。具有发挥药效迅速，药效稳定，超剂量易于诊断和处理等特点。然而随着阿司匹林的广泛应用，其不良反应也逐渐增多，较常见的症状有恶心、呕吐、上腹部不适或疼痛等，所以对阿司匹林用量的监控至关重要。目前，阿司匹林含量的测定方法主要使用色谱法，但是色谱法具有一定的局限性，如溶剂消耗量大，费时，繁琐的样品预处理和选择性差等。因此，针对阿司匹林的广泛使用，建立简单、快速、灵敏的检测方法是做好阿司匹林含量测定的当务之急。
[0003]近年来，基于量子点荧光探针的荧光分析法受到了科研工作者的广泛欢迎，建立的荧光分析方法已广泛用于测定无机物、有机物及生物大分子。荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、仪器结构相对简单、价格便宜等特点。量子点具有制备方法简单、光学可调、表面易于修饰和表征简单等优点，已经在分析领域得到了广泛的应用。将量子点作为荧光探针用于传感分析的研究正在逐年增加，同时随着高性能量子点的制备以及表面修饰技术的逐步完善与成熟，使量子点荧光分析的检测能力有了很大的提高。
[0004]经对现有技术的文献检索发现，张忠平研究员课题组2011年发表在JACS上的学术论文((Instant Visual Detect1n of Trinitrotoluene Particulates on Var1usSurfaces by Rat1metric Fluorescence of Dual-Emiss1n Quantum Dots Hybrid〉〉，该文成功利用量子点的光学性质，分别选取红色荧光和绿色荧光的量子点构建双发射比率荧光探针，用于可视化检测三硝基甲苯，并取得了良好的检测效果。比率荧光检测就是指两个荧光发射强度的比值随着目标分析物的变化而变化，当微量目标物作用后视觉变化非常明显，易于分辨。比率荧光检测的一个突出优点就是通过强度比值的变化提高动态响应的范围，通过建立内标，极大地削弱其他因素的干扰，实现对目标分析物的定量检测。相对单一荧光强度变化的检测方法而言，比率荧光检测方法更加灵敏，其可视化检测更加可靠、容易分辨。因此双发射比率型量子点探针的制备方法及应用成为当前化学工作者研究的热点。利用双发射比率型量子点探针进行荧光定量及可视化分析检测阿司匹林含量的研究成为必要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于可视化检测阿司匹林的双发射比率型量子点荧光探针及其制备方法，克服现有技术中检测阿司匹林过程中溶剂消耗量大，费时，繁琐的样品预处理和选择性差等缺点。
[0006]首先硼氢化钠、碲粉和水在超声环境下生成前驱体NaHTe溶液。然后将前驱体注入到通氮除氧的pH为10.5-11.5的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液中，在氮气保护100-110 °(:条件下回流反应，根据回流时间的不同，得到了所需要的绿色荧光量子点和红色荧光量子点。然后，红色荧光量子点利用溶胶凝胶法包覆硅球，并接上氨基。最后，将绿色荧光量子点溶液和包硅后的红色荧光量子点分散在MES缓冲溶液中，加入EDC/NHS，室温避光条件下反应，最终得到双发射比率型量子点荧光探针，并用于荧光定量与可视化分析测定阿司匹林含量。制备的双发射比率型量子点荧光探针具有很好的光学性能和稳定性，且具可视化检测阿司匹林的能力。
[0007]本发明采用的技术方案是:
一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，按照以下步骤进行:
(I)将硼氢化钠(NaBH4)和碲粉加入到离心管中，然后再加入二次蒸馏水使固体完全溶解；将离心管放置于超声机中超声反应，并保持管口出气，最终的白色液体即为所需的前驱体NaHTe溶液。
[0008](2)在通氮除氧的条件下，将步骤(I)得到的前驱体NaHTe溶液注入到通氮除氧的有巯基乙酸(TGA)存在的水合氯化镉(CdCl2.2.5H20)水溶液中，混合溶液在氮气保护条件下回流反应，根据回流时间的不同，得到所需要的绿色荧光量子点和红色荧光量子点。
[0009](3)将步骤(2)得到的红色荧光量子点原液与乙醇混合加入到烧瓶中，搅拌均匀，加入3-巯丙基三乙氧基硅烷室温搅拌。然后将正硅酸乙酯和氨水加入到上述体系，反应。为了在氧化硅表面修饰上氨基，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷反应。反应结束后，用水和乙醇洗涤若干次，以除去未反应完的物质，最终产物在真空烘箱内烘干，得到包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子，备用。
[0010](4)将步骤(3)得到的包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和步骤(2)得到的绿色荧光量子点溶液分散于MES缓冲溶液中，并加入EDC/NHS溶液(I mg/mL，质量比1:1 )，室温避光条件下反应，反应结束后，备用。
[0011]其中，步骤(I)中所述的硼氢化钠和碲粉的摩尔比为2-4:1。
[0012]其中，步骤(2)中所述的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH为
10.5-11.5 ;其中，CdCl2 *2.5H20、TGA 和 NaHTe 的摩尔比为 I:2.0-2.5:0.4-0.6，其中 NaHTe的摩尔量根据步骤(I)中碲粉的摩尔量得出；所述回流反应温度为100 0C-11
[0013]其中，步骤(3)中所述的量子点溶液和乙醇的体积比为1:2-2.5 ;所述加入的3_巯丙基三乙氧基硅烷与量子点溶液的体积比为1:1000 ;所述加入的正硅酸乙酯、氨水、3-氨丙基三乙氧基硅烷与3-巯丙基三乙氧基硅烷的体积比为30-60:30-60:2-3:1 ;所述的搅拌时间为4-6小时；所述反应时间为10-14小时。
[0014]其中，步骤(4)中所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子、绿色荧光量子点溶液与MES溶液的质量与体积比为3-6 mg =300-600 μ L:8-12mL ;所述MES缓冲溶液和EDC/NHS溶液体积比为8-12:1 ;所述避光反应时间为2-5小时。
[0015]本发明的技术优点:该方法以水相合成的不同发射波长的碲化镉量子点(CdTeQDs)为光学材料，利用正硅酸乙酯的水解包埋红色荧光量子点，对其进行保护形成内标材料，在此基础上，外部偶联绿色荧光量子点形成双发射比率型荧光探针。内部红色荧光量子点受到了氧化硅的保护，受到阿司匹林的影响很少，荧光强度基本不变，外部绿色量子点处于裸露状态，阿司匹林加入后荧光会发生猝灭现象。溶液颜色会从绿色渐变到红色，从而实现对阿司匹林的可视化检测。所以说本发明获得的量子点双发射比率型荧光探针具有良好的光学性能和实现可视化快速检测阿司匹林含量的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1:不同参量的双发射比率型荧光探针的荧光光谱图。
[0017]图2:包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子的透射电镜图。
[0018]图3:双发射比率型荧光探针的透射电镜图。
[0019]图4:pH对包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子荧光强度的影响。
[0020]图5:pH对CdTe QDs荧光强度的影响。
[0021]图6:反应时间对CdTe QDs检测阿司匹林的影响。
[0022]图7:包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子随阿司匹林加入的荧光光谱变化。
[0023]图8:包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子的稳定性(分钟)。
[0024]图9:包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子的稳定性(天)。
[0025]图10:随着阿司匹林浓度的增加，(a)双发射比率型荧光探针和(b)发绿色荧光量子点的荧光光谱变化。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
[0027]实施例1:
(I)将30.3 mg硼氢化钠(NaBH4)和51.04 mg碲粉加入到离心管中，然后再加入3.0 mL二次蒸馏水使固体完全溶解；将离心管放置于超声机中超声反应，并保持管口出气，最终的白色液体即为所需的前驱体NaHTe溶液。
[0028](2)将刚得到的前驱体NaHTe注入到通氮除氧的pH为10.5的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2水溶液中，其中加入228.34 mg的CdCl2.2.5H20和138.5 μ L的TGA0混合溶液在氮气保护100 0C条件下回流反应9小时和72小时，得到所需绿色荧光量子点和红色荧光量子点。
[0029](3)将40 mL步骤(2)得到的红色荧光量子点原液与80 mL乙醇混合加入到烧瓶中，搅拌均匀，加入40 μ L3-巯丙基三乙氧基硅烷室温搅拌4小时。然后将1.2 mL正硅酸乙酯和1.2 mL氨水加入到上述体系，反应10小时。为了在氧化硅表面修饰上氨基，加入80μ L 3-氨丙基三乙氧基硅烷反应10小时。反应结束后，用水和乙醇洗涤若干次，以除去未反应完的物质，最终产物在真空烘箱内烘干备用。
[0030](4)将3 mg步骤(3)得到的包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和300 μ L步骤(2)得到的绿色荧光量子点溶液分散于8 mL MES缓冲溶液中，并加入I mL EDC/NHS溶液(I mg/mL，质量比1:1 )，室温避光条件下反应2小时，反应结束后，备用。
[0031]其中，步骤(I)中所述的硼氢化钠和碲粉的摩尔比为2:1。
[0032]其中，步骤(2)中所述的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH为
10.5 ;其中，CdCl2.2.5H20、TGA和NaHTe的摩尔比为1:2.0:0.4，其中NaHTe的摩尔量根据步骤(I)中碲粉的摩尔量得出；所述回流反应温度为100 0C
其中，步骤(3)中所述的量子点溶液和乙醇的体积比为1:2;所述加入的3-巯丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、氨水与3-氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1:30:30: 2。
[0033]其中，步骤(4)中所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子与绿色荧光量子点溶液的质量与体积比为3 mg:300 μ L ;所述MES缓冲溶液和EDC/NHS溶液体积比为8:1。
[0034]实施例2:
(1)60.6 mg硼氢化钠(NaBH4)和51.04 mg碲粉加入到离心管中，然后再加入3.0 mL
二次蒸馏水使固体完全溶解；将离心管放置于超声机中超声反应，并保持管口出气，最终的白色液体即为所需的前驱体NaHTe溶液。
[0035](2)将刚得到的前驱体NaHTe注入到通氮除氧的pH为11.5的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2水溶液中，其中加入152.23 mg的CdCl2.2.5Η20和115.44 μ L的TGA0混合溶液在氮气保护110 0C条件下回流反应9小时和72小时，得到所需绿色荧光量子点和红色荧光量子点。
[0036](3)将40 mL步骤(2)得到的红色荧光量子点原液与100 mL乙醇混合加入到烧瓶中，搅拌均匀，加入40 μ L 3-巯丙基三乙氧基硅烷室温搅拌6小时。然后将2.4 mL正硅酸乙酯和2.4 mL氨水加入到上述体系，反应14小时。为了在氧化硅表面修饰上氨基，加入120 UL 3-氨丙基三乙氧基硅烷反应14小时。反应结束后，用水和乙醇洗涤若干次，以除去未反应完的物质，最终产物在真空烘箱内烘干备用。
[0037](4)将6 mg步骤(3)得到的包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和600 μ L步骤(2)得到的绿色荧光量子点溶液分散于12 mL MES缓冲溶液中，并加入I mL EDC/NHS溶液(I mg/mL，质量比1:1 )，室温避光条件下反应5小时，反应结束后，备用。
[0038]其中，步骤(I)中所述的硼氢化钠和碲粉的摩尔比为4:1。
[0039]其中，步骤(2)中所述的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH为
11.5 ;其中，CdCl2.2.5H20、TGA和NaHTe的摩尔比为1:2.5:0.6，其中NaHTe的摩尔量根据步骤(I)中碲粉的摩尔量得出；所述回流反应温度为110
[0040]其中，步骤(3)中所述的量子点溶液和乙醇的体积比为1: 2.5 ;所述加入的3-巯丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、氨水与3-氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1: 60: 60: 3。
[0041]其中，步骤(4)中所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子与绿色荧光量子点溶液的质量与体积比为6 mg:600 μ L ;所述MES缓冲溶液和EDC/NHS溶液体积比为12:1。
[0042]实施例3:
(I)将45.4 mg硼氢化钠(NaBH4)和51.04 mg碲粉加入到离心管中，然后再加入3.0 mL二次蒸馏水使固体完全溶解；将离心管放置于超声机中超声反应，并保持管口出气，最终的白色液体即为所需的前驱体NaHTe溶液。
[0043](2)将刚得到的前驱体NaHTe注入到通氮除氧的pH为11.2的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2水溶液中，其中加入182.672 mg的CdCl2.2.5Η20和133 μ L的TGA0混合溶液在氮气保护105 °(:条件下回流反应9小时和72小时，得到所需绿色荧光量子点和红色荧光量子点。
[0044](3)将40 mL步骤(2)得到的红色荧光量子点原液与96 mL乙醇混合加入到烧瓶中，搅拌均匀，加入40 μ L 3-巯丙基三乙氧基硅烷室温搅拌5小时。然后将2.0 mL正硅酸乙酯和2.0 mL氨水加入到上述体系，反应12小时。为了在氧化硅表面修饰上氨基，加入100 UL 3-氨丙基三乙氧基硅烷反应12小时。反应结束后，用水和乙醇洗涤若干次，以除去未反应完的物质，最终产物在真空烘箱内烘干备用。
[0045](4)将4 mg步骤(3)得到的包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和500 μ L步骤(2)得到的绿色荧光量子点溶液分散于10 mL MES缓冲溶液中，并加入I mL EDC/NHS溶液(I mg/mL，质量比1:1)，室温避光条件下反应4小时，反应结束后，备用。
[0046]其中，步骤(I)中所述的硼氢化钠和碲粉的摩尔比为3:1。
[0047]其中，步骤(2)中所述的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH为
11.2 ;其中，CdCl2.2.5H20、TGA和NaHTe的摩尔比为1:2.4:0.5，其中NaHTe的摩尔量根据步骤(I)中碲粉的摩尔量得出；所述回流反应温度为105
[0048]其中，步骤(3冲所述的量子点溶液和乙醇的体积比为1:2.4 ;所述加入的3-巯丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、氨水与3-氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1:50:50:2.5。
[0049]其中，步骤(4)中所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子与绿色荧光量子点溶液的质量与体积比为4 mg:500 μ L ;所述MES缓冲溶液和EDC/NHS溶液体积比为10:1。
[0050]图1为不同参量的双发射比率型荧光探针的荧光光谱图。依次对应参量为:5 mg包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和400 μ L绿色荧光量子点溶液、3 mg包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和500 μ L绿色荧光量子点溶液和4 mg包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和500 μ L绿色荧光量子点溶液。由图1可知，不同参量对应不同的双发射图谱，为了满足可视化检测的需要，最终采用4 mg包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和500 μ L绿色荧光量子点溶液构建双发射比率型荧光探针进行光学识别与可视化检测。
[0051]图2为包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子的透射电镜图，由图可知，包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子尺寸均一，分散性好。
[0052]本发明【具体实施方式】中光学检测性能评价按照下述方法进行:将200 μ L双发射比率型荧光探针溶液、缓冲溶液和一系列已知浓度的目标物溶液加入到10 mL玻璃样品瓶中，静置10分钟(如图6所不，可以看出CMTe QDs与阿司匹林作用10分钟后基本稳定)。用三用紫外分析仪照射得到对应光致发荧光颜色，用分子荧光光度计测量系统检测溶液的荧光强度。根据颜色渐变结合对应的双发射荧光光谱建立对阿司匹林的可视化检测方法。
[0053]试验例1:首先考察了 pH值对CdTe QDs和包覆量子点的硅纳米粒子荧光强度的影响(如图4、图5所示，前者受pH影响较大，后者较为稳定，在pH值为7的条件下，影响最小)，确定实验PH条件为7.0。其次考察了包覆量子点的硅纳米粒子的稳定性，从短时间、长时间和目标物影响三方面考察荧光强度的变化(如图7、图8和图9所示，短时间测量荧光强度稳定，长时间放置荧光强度稳定，目标物作用后强度有少量降低，但稳定性良好)，这为双发射双比率荧光探针的建立，奠定了良好的理论基础。最后取200 μ L CdTe QDs溶液和一系列目标物溶液加入到10 mL玻璃样品瓶中，静置10分钟。然后用三用紫外分析仪照射得到对应光致发荧光颜色，用分子荧光光度计测量系统检测溶液的荧光强度。双发射比率型荧光探针溶液的荧光颜色随着不同阿司匹林的加入从绿色渐变为红色，并且得到对应的双发射荧光图谱。图10为随着阿司匹林浓度的增加，Ca)双发射比率型荧光探针和(b)发绿色荧光量子点的荧光光谱变化。结果表明，双发射比率型荧光探针对阿司匹林具有良好的光学检测能力和可视化检测效果。
【权利要求】
1.一种双发射比率型量子点荧光探针，其特征在于，该荧光探针以不同发射波长的碲化镉量子点为光学材料，包埋红色荧光量子点，对其进行保护形成内标材料，外部偶联绿色荧光量子点形成双发射比率型荧光探针，具可视化检测阿司匹林的能力。
2.一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行: (1)将硼氢化钠和碲粉加入到离心管中，然后再加入二次蒸馏水使固体完全溶解；将离心管放置于超声机中超声反应，并保持管口出气，最终的白色液体即为所需的前驱体NaHTe溶液； (2)在通氮除氧的条件下，将步骤(I)得到的前驱体NaHTe溶液注入到通氮除氧的有巯基乙酸存在的CdCl2.2.5H20水溶液中，混合溶液在氮气保护条件下回流反应，根据回流时间的不同，得到所需要的绿色荧光量子点和红色荧光量子点； (3)将步骤(2)得到的红色荧光量子点原液与乙醇混合加入到烧瓶中，搅拌均匀，加入3-巯丙基三乙氧基硅烷室温搅拌；然后将正硅酸乙酯和氨水加入到上述体系中反应；为了在氧化硅表面修饰上氨基，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷反应；反应结束后，用水和乙醇洗涤若干次，以除去未反应完的物质，最终产物在真空烘箱内烘干，得到包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子，备用； (4)将步骤(3)得到的包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子和步骤(2)得到的绿色荧光量子点溶液分散于MES缓冲溶液中，并加入EDC/NHS溶液，室温避光条件下反应，反应结束后，备用。
3.根据权利要求2所述的一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的硼氢化钠和碲粉的摩尔比为2-4:1。
4.根据权利要求2所述的一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的有巯基乙酸存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH为10.5-11.5 ;混合溶液中 CdCl2.2.5H20、TGA 和 NaHTe 的摩尔比为 1:2.0-2.5:0.4-0.6，其中 NaHTe 的摩尔量根据步骤(I)中碲粉的摩尔量得出；所述回流反应温度为100 0C-1lO
5.根据权利要求2所述的一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的量子点溶液和乙醇的体积比为1:2-2.5 ;所述加入的3-巯丙基三乙氧基硅烷与量子点溶液的体积比为1:1000 ;所述加入的正硅酸乙酯、氨水、3-氨丙基三乙氧基硅烷与3-巯丙基三乙氧基硅烷的体积比为30-60:30-60:2-3:1 ;所述的搅拌时间为4_6小时；所述反应时间均为10-14小时。
6.根据权利要求2所述的一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子、绿色荧光量子点溶液与MES溶液的比例为3-6 mg =300-600 μ L:8-12mL ;所述MES缓冲溶液和EDC/NHS溶液体积比为8-12:1 ;所述避光反应时间为2-5小时。
7.根据权利要求2所述的一种双发射比率型量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，按照该方法制备的双发射比率型量子点荧光探针用于荧光定量与可视化分析测定阿司匹林含量。
【文档编号】G01N21/64GK104198447SQ201410353134
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】卫潇, 戴江栋, 李洪吉, 周志平, 闫永胜 申请人:江苏大学