CN104062286A - 一种基于量子点的单色电致化学发光检测方法 - Google Patents

一种基于量子点的单色电致化学发光检测方法 Download PDF

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刘淑风
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Abstract

本发明涉及一种基于量子点的单色电致化学发光传感检测方法，包括步骤如下：(1)制备CdSe量子点，(2)CdSe量子点电致化学发光辐射的产生，(3)CdSe量子点电致化学发光辐射的光谱信号采集，(4)CdSe量子点电致化学发光辐射的强度信号采集，用光电倍增管采集步骤(2)中CdSe量子点所产生的电致化学发光辐射，得不同回流时间CdSe量子点的电致化学发光强度信号；根据不同给定分析物浓度绘制工作曲线。本发明可获得在绿光区域的电致化学发光辐射，电致化学发光光谱的半峰宽窄而对称，最大发射波长可根据量子点制备条件连续调节。本发明可依据给定分析物对电致化学发光强度的影响实现对多巴胺等物质的灵敏检测。

Description

一种基于量子点的单色电致化学发光检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于量子点的单色电致化学发光传感检测方法，特别涉及一种带隙可调的CdSe量子点单色电致化学发光检测方法，属于电致化学发光生物分析检测领域。
背景技术
电致化学发光无需激发光源，背景干扰低，具有比荧光分析更高的灵敏度，已在诸多领域得到广泛应用。但是，目前高效的电致化学发光体系仅有三联吡啶钌-三丙胺体系可用于临床。该体系的电致化学发光光谱较宽且位于红光区域。在非红光区域开发高效的单色电致化学发光体系和相关检测技术具有重要的学术价值和广阔的市场前景。
纳米科技的迅速发展为丰富电致化学发光发光体种类提供了重要依托。量子点类纳米材料具有独特的光电性质，已有多种量子点的电致化学发光现象被报道，基于量子点的电致化学发光传感策略也取得了长足的发展。然而，常规方法合成的量子点具有表面缺陷，其电致化学发光辐射往往光谱较宽[Talanta2009,78,691-694]，且量子效率较低，即：电致化学发光强度相对较弱[Anal.Chem.2010,82,3359-3364]。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于量子点的单色电致化学发光传感检测方法，其电致化学发光辐射在肉眼可见的绿光范围内。
发明概述：
本发明通过控制回流时间获得不同禁带宽度的CdSe量子点，并以CdSe量子点作为电致化学发光发光体获得一系列最大发射波长不同的单色电致化学发光的辐射，以多巴胺为模型分子，利用给定分析物浓度对量子点电致化学发光辐射强度的影响绘制工作曲线。
本发明的技术方案如下：
一种基于量子点的单色电致化学发光检测方法，包括步骤如下：
(1)CdSe量子点的制备：
室温下向浓度为1.0-5.0毫摩尔/升的氯化镉溶液中依次加入六偏磷酸钠和巯基丙酸，氯化镉与六偏磷酸钠的摩尔比为1:(0-4)，氯化镉与巯基丙酸的摩尔比为1:(1-4)，在磁力搅拌下进行反应，将溶液酸度调至pH＝7-9，得到镉的前体溶液；在磁力搅拌条件下，向镉的前体溶液中加入亚硒酸钠，氯化镉与亚硒酸钠的摩尔比为1:(0.02-0.15)；最后加入水合肼，在100℃条件下恒温加热回流4-18小时，氯化镉和水合肼摩尔比为1:(200-400)。制得不同回流时间CdSe量子点原液，然后离心纯化，于2-6℃储存备用；
(2)CdSe量子点电致化学发光辐射的产生：
将工作电极用0.3μm、0.05μm的Al2O3抛光粉依次抛光，并清洗干净，
将上述抛光后的工作电极浸入含有步骤(1)制得的不同回流时间CdSe量子点和共反应剂H2O2或(NH4)2S2O8的缓冲溶液中，施加0～-1.6V的线性扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光辐射；
(3)CdSe量子点电致化学发光辐射的光谱信号采集：
步骤(2)中CdSe量子点所产生的电致化学发光辐射经由透镜收集进入光学多通道光谱仪的入射狭缝，采集不同回流时间CdSe量子点的电致化学发光光谱信号；
(4)CdSe量子点电致化学发光辐射的强度信号采集：
用光电倍增管采集步骤(2)中CdSe量子点所产生的电致化学发光辐射，得不同回流时间CdSe量子点的电致化学发光强度信号(I0)；根据不同给定分析物浓度绘制工作曲线。
本发明根据不同给定分析物浓度绘制的工作曲线，测定待测物的电致化学发光强度信号，由不同给定分析物浓度绘制的工作曲线，可以由工作曲线得知测定待测物的浓度。
根据本发明优选的，上述步骤(4)中的给定分析物为：多巴胺、过氧化氢、棉酚或甲硫咪唑。
根据本发明优选的，当步骤(4)中的给定分析物为多巴胺时，将工作电极浸入含有步骤(1)制得的CdSe量子点、共反应剂H2O2或(NH4)2S2O8和不同浓度多巴胺的缓冲溶液中，施加0～-1.6V的线性扫描电压，采集不同浓度多巴胺的电致化学发光强度信号I，以多巴胺浓度为横坐标，I0/I(猝灭程度)为纵坐标绘制工作曲线。
由已知多巴胺的工作曲线，可以由工作曲线得知待测多巴胺的浓度。
根据本发明优选的，步骤(1)中，氯化镉溶液的浓度3.2毫摩尔/升，所述Cd2+：亚硒酸钠：六偏磷酸钠：巯基丙酸：水合肼的摩尔比为1：0.10：0.50：2.5：400。
根据本发明优选的，步骤(1)中，恒温加热回流时间为10或18小时。恒温加热回流10小时制得CdSe量子点电致化学发光光谱信号半峰宽为28nm，恒温加热回流18小时制得CdSe量子点电致化学发光强度信号(电致化学发光)最强。
根据本发明，上述步骤(2)和步骤(4)中优选的缓冲溶液为磷酸缓冲液或Tris～HCl缓冲溶液，进一步优选的，所述的缓冲溶液为磷酸缓冲液。
根据本发明，上述步骤(2)和步骤(4)中的电解质为KNO3或KCl，进一步优选的，电解质为KCl。
本发明中采用的CdSe量子点在绿光区域有超强而稳定电致化学发光辐射，其辐射肉眼可见，能给实现对给定分析物的高灵敏检测。
本专利扩大了常规电致化学发光分析的波谱范围，为开展光谱分辨型电致化学发光多组分分析提供重要技术支持。
附图说明
图1为本发明实施例1中CdSe量子点的电致化学发光光谱图。
图2为本发明实施例2中CdSe量子点的电致化学发光光谱图。
图3为本发明实施例3中CdSe量子点的电致化学发光光谱图。
图4为本发明实施例4中CdSe量子点的电致化学发光光谱图。
图5为本发明实施例5中CdSe量子点的电致化学发光光谱图。
图6为本发明实施例6中CdSe量子点的电致化学发光光谱图。
图7为本发明实施例7中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图8为本发明实施例8中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图9为本发明实施例9中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图10为本发明实施例10中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图11为本发明实施例11中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图12为本发明实施例12中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图13为本发明实施例13中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图14为本发明实施例14中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图15为本发明实施例15中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图16为本发明实施例16中CdSe量子点的电致化学发光曲线。
图17为本发明实施例17中多巴胺浓度测定曲线。
图18为本发明实施例18中CdSe量子点的电致化学发光数码照片。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步阐述，实施例以本发明技术方案为前提，列出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于此。
实施例中的CdSe量子点的电致化学发光强度信号由西安瑞迈公司生产的MPI-A型毛细管电泳电化学发光检测仪采集，光电倍增管高压在500V，放大级数为1。电致化学发光光谱由光学多通道光谱仪采集。电势窗口为0～-1.6V，扫描速度为50mV/s。
实施例1
(1)CdSe量子点的制备：
室温下，向3.2mM CdCl2溶液中依次加入72.5mg六偏磷酸钠和34.6μL巯基丙酸，加入过程在磁力搅拌条件下进行。用NaOH调节溶液pH至9.0，加入Na2SeO3溶液(0.02M,0.80mL)，100℃下加热回流10min后，加入3.70mL N2H4·H2O，得到回流时间为4h的CdSe量子点。
(2)CdSe量子点电致化学发光辐射的光谱信号采集：
将玻碳电极以0.3μm和0.05μm的Al2O3抛光粉依次抛光，在超纯水中超声清洗干净。
将上述抛光好的玻碳电极电极浸入含有1.25μM CdSe量子点、0.10M(NH4)2S2O8和0.10M KCl的PBS(0.10M，pH7.4)缓冲溶液中。施加0～-1.6V的线性扫描电压，电极表面产生的电致化学发光辐射经由透镜收集进入光学多道光谱仪，获得相应的电致化学发光光谱信号。
如图1所示，CdSe量子点最大电致化学发光发射波长为520nm，半峰宽为43nm。
实施例2
同实施例1，所不同的是步骤(1)中回流时间为6h。
如图2所示，CdSe量子点最大电致化学发光发射波长为528nm，半峰宽为37nm。
实施例3
同实施例1，所不同的是步骤(1)中回流时间为8h。
如图3所示，CdSe量子点最大电致化学发光发射波长为536nm，半峰宽为43nm。
实施例4
同实施例1，所不同的是步骤(1)中回流时间为10h。
如图4所示，CdSe量子点最大电致化学发光发射波长为541nm，半峰宽为28nm。
实施例5
同实施例1，所不同的是步骤(1)中回流时间为12h。
如图5所示，CdSe量子点最大电致化学发光发射波长为546nm，半峰宽为38nm。
实施例6
同实施例1，所不同的是步骤(1)中回流时间为18h。
如图6所示，CdSe量子点最大电致化学发光发射波长为555nm，半峰宽为45nm。
实施例7
(1)CdSe量子点的制备：
同实施例6。
(2)CdSe量子点电致化学发光辐射的强度信号采集：
将玻碳电极以0.3μm和0.05μm的Al2O3抛光粉依次抛光，在超纯水中超声清洗干净。
将上述抛光好的玻碳电极电极浸入含有1.25μM CdSe量子点、0.10M(NH4)2S2O8、0.10M KCl和0.0μM多巴胺的PBS(0.10M，pH7.4)缓冲溶液中。施加0～-1.6V的线性扫描电压，电极表面产生电致化学发光辐射由MPI-A型毛细管电泳电化学发光检测仪采集，获得的相应电致化学发光强度信号(I0)。
实施例8
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为0.040μM。
实施例9
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为0.050μM。
实施例10
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为0.20μM。
实施例11
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为0.40μM。
实施例12
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为0.50μM。
实施例13
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为0.60μM。
实施例14
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为1.0μM。
实施例15
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为2.0μM。
实施例16
同实施例7，所不同的是步骤(2)中多巴胺的浓度为4.0μM。
实施例17
本实施例对实施例8-16中多巴胺浓度与相对应的电致化学发光猝灭程度(I0/I)绘制曲线，由图17可知，基于CdSe量子点的电致化学发光强度对多巴胺的检测线性范围为0.040～4.0μM，检出限为0.010μM。本发明对于多巴胺的检测具有较高的灵敏度和精确性。
实施例18
同实施例7，所不同的是步骤(2)中电极表面产生电致化学发光辐射信号的采集是以Pentax K-r数码相机为光探测器，曝光时间为2.5s，从图18可以看出，实施例18中CdSe量子点的电致化学发光为绿光。

Claims (9)

1.一种基于量子点的单色电致化学发光检测方法，包括步骤如下：
(1)CdSe量子点的制备：
室温下向浓度为1.0-5.0毫摩尔/升的氯化镉溶液中依次加入六偏磷酸钠和巯基丙酸，氯化镉与六偏磷酸钠的摩尔比为1:(0-4)，氯化镉与巯基丙酸的摩尔比为1:(1-4)，在磁力搅拌下进行反应，将溶液酸度调至pH＝7-9，得到镉的前体溶液；在磁力搅拌条件下，向镉的前体溶液中加入亚硒酸钠，氯化镉与亚硒酸钠的摩尔比为1:(0.02-0.15)；最后加入水合肼，在100℃条件下恒温加热回流4-18小时，氯化镉和水合肼摩尔比为1:(200-400)，制得不同回流时间的CdSe量子点原液，然后离心纯化，于2-6℃储存备用；
(2)CdSe量子点电致化学发光辐射的产生：
将工作电极用0.3μm、0.05μm的Al2O3抛光粉依次抛光，并清洗干净，
将上述抛光后的工作电极浸入含有步骤(1)制得的不同回流时间CdSe量子点原液和共反应剂H2O2或(NH4)2S2O8的缓冲溶液中，施加0～-1.6V的线性扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光辐射；
(3)CdSe量子点电致化学发光辐射的光谱信号采集：
步骤(2)中CdSe量子点所产生的电致化学发光辐射经由透镜收集进入光学多通道光谱仪的入射狭缝，采集不同回流时间CdSe量子点的电致化学发光光谱信号；
(4)CdSe量子点电致化学发光辐射的强度信号采集：
用光电倍增管采集步骤(2)中CdSe量子点所产生的电致化学发光辐射，得不同回流时间CdSe量子点的电致化学发光强度信号；根据不同给定分析物浓度绘制工作曲线。
2.根据权利要求1所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，步骤(4)中的给定分析物为：多巴胺、过氧化氢、棉酚或甲硫咪唑。
3.根据权利要求1或2所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，当步骤(4)中的给定分析物为多巴胺时，将工作电极浸入含有步骤(1)制得的CdSe量子点、共反应剂H2O2或(NH4)2S2O8和不同浓度多巴胺的缓冲溶液中，施加0～-1.6V的线性扫描电压，采集不同浓度多巴胺的电致化学发光强度信号I，以多巴胺的浓度为横坐标，I0/I(猝灭程度)为纵坐标绘制工作曲线。
4.根据权利要求1所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，步骤(1)中，氯化镉溶液的浓度3.2毫摩尔/升，所述Cd2+：亚硒酸钠：六偏磷酸钠：巯基丙酸：水合肼的摩尔比为1：0.10：0.50：2.5：400。
5.根据权利要求1所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，步骤(1)中，恒温加热回流时间为10或18小时。
6.根据权利要求1所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)中缓冲溶液为磷酸缓冲液或Tris～HCl缓冲溶液。
7.根据权利要求6所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，所述的缓冲溶液为磷酸缓冲液。
8.根据权利要求1所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)中的电解质为KNO3或KCl。
9.根据权利要求8所述的基于量子点的单色电致化学发光检测方法，其特征在于，电解质为KCl。
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