CN104181135B - 水溶性硅量子点在多巴胺检测中的应用 - Google Patents

水溶性硅量子点在多巴胺检测中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水溶性硅量子点在多巴胺检测中的应用。本发明利用多巴胺和硅量子点间的电子转移使硅量子点荧光淬灭的原理，检测样品中多巴胺的浓度，具有样品合成简单、灵敏度高、检测范围宽、特异性好以及检测成本低等优点。同时，本发明方法还具有硅量子点小尺寸、毒性小和具有良好的抗光漂白能力的优势，可能成为长时间监控体内或体外多巴胺的方法。

Description

水溶性硅量子点在多巴胺检测中的应用
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，特别涉及水溶性硅量子点在检测巴多胺中的应用。
背景技术
多巴胺是人脑中枢神经系统最重要的儿茶酚类神经转传导物质，它涉及到很多大脑功能和行为反应中。多巴胺分泌过量会过度消耗体力和热量，导致早死，例如亨丁顿舞蹈症；多巴胺分泌不足则会令人失去对肌肉控制的能力，或是导致注意力无法集中，严重时甚至会罹患帕金森症。
现有技术中多巴胺的检测方法主要包括色谱法、电化学法、荧光法和毛细管电泳法等。荧光法因为其灵敏度高等优点，为人们广泛应用。然而，现有技术采用荧光法检测多巴胺仍有许多不足，比如检测灵敏度低、检测特异性差(易受其他成分干扰)、检测方法复杂(荧光探针制备方法繁琐)、检测成本高等。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供水溶性硅量子点在多巴胺检测中的应用。
所述应用，包括以下步骤：
(1)标准回归方程：配制不同浓度多巴胺溶液，将多巴胺与硅量子点混合，调pH至6-8，室温孵育3h以上；测定硅量子点在348nm激发时444nm的荧光强度，以荧光强度变化值与多巴胺浓度值线性拟合，得到标准回归方程；
(2)多巴胺浓度测定：将多巴胺样品与硅量子点混合，调pH至6-8，在室温下孵育3h以上；测定硅量子点在348nm激发时444nm的荧光强度，通过与标准回归方程对比，得多巴胺样品浓度。
所述应用，水溶性硅量子点的制备方法，包括以下步骤：
(1)向柠檬酸钠水溶液中通入氮气，除去溶液中的氧气；
(2)搅拌同时加入硅烷试剂，在密闭状态下继续搅拌5min以上，形成硅量子点前体溶液；
(3)在微波反应器中以140-180℃反应5–15min，形成硅量子点溶液；
(4)用透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
优选地，所述硅烷试剂为氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)或氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)。
有益效果：本发明利用多巴胺和硅量子点间的电子转移使硅量子点荧光淬灭的原理，检测样品中多巴胺的浓度，具有样品合成简单、灵敏度高、检测范围宽、特异性好以及检测成本低等优点。同时，本发明方法还具有硅量子点小尺寸、毒性小和具有良好的抗光漂白能力的优势，可能成为长时间监控体内或体外多巴胺的方法。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明硅量子点探针的合成方法简单，仅需要将硅烷试剂和柠檬酸钠利用微波法加热几分钟或十几分钟即可(一步合成)；
(2)本发明硅量子点探针具有检测范围宽(5nM-10μM)，检测灵敏度高(0.3nM)的优点；该方法所实现的多巴胺检测灵敏度(0.3nM)是目前已报道的方法中最高的。
(3)本发明提供的方法能够特异地检测多巴胺；生物体中其他常见物质对多巴胺检测的干扰很小。
(4)本发明硅量子点探针无毒，。
(5)由于硅量子点抗光漂白能力强，该硅量子点有望成为长时间监测多巴胺的荧光探针。
(6)本发明方法检测成本低。该方法所涉及的试剂价格便宜、制备成本低、制备得到的硅量子点浓度高。
附图说明
图1为本发明硅量子点的透射电子显微镜(TEM)图；
图2为本发明的硅量子点的紫外-可见吸收光谱图；
图3为硅量子点在348nm激发光下的荧光发射光谱图和在444nm发射光下的荧光激发光谱图；
图4为与10μM多巴胺在室温(25℃)静置孵育的硅量子点的荧光强度随时间变化的曲线；
图5为348nm光激发下硅量子点与不同浓度多巴胺混合孵育3小时后的荧光发射光谱；
图6为硅量子点的最大荧光发射强度变化(444nm处)与多巴胺浓度关系图；
图7为生物体中常见分子和离子(5μM)对硅量子点的荧光发射强度的影响；其中，1为酪氨酸，2为精氨酸，3为丝氨酸，4为赖氨酸，5为色氨酸，6为半胱氨酸，7为谷氨酰胺，8为甘氨酸，9为同型半胱氨酸，10为组氨酸，11为谷氨酸，12为葡萄糖，13为谷胱甘肽，14为牛血清白蛋白，15为钾离子，16为镁离子，17为钠离子，18为钙离子，19为抗坏血酸，20为多巴胺，21为二磷酸腺苷，22为三磷酸腺苷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
实施例1
水溶性高亮度荧光硅量子点的制备方法，包括以下步骤：
(1)向柠檬酸钠溶液中通入氮气5min，除去溶液中的氧气；
(2)在搅拌同时加入硅烷试剂氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)，并在密闭状态下搅拌10min，形成硅量子点前体溶液；
(3)在微波反应器中以140℃反应15min，形成硅量子点溶液；
(4)用分子量为1000的透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
其透射电子显微镜结果见图1，紫外-可见吸收光谱结果见图2，444nm的荧光激发和348nm下的发射光谱见图3。
实施例2
水溶性高亮度荧光硅量子点的制备方法，包括以下步骤：
(1)向柠檬酸钠溶液中通入氮气10min，除去溶液中的氧气；
(2)在搅拌同时加入硅烷试剂氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，并在密闭状态下搅拌5min，形成硅量子点前体溶液；
(3)在微波反应器中以180℃反应5min，形成硅量子点溶液；
(4)用分子量为1000的透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
其透射电子显微镜图谱、紫外-可见吸收光谱、444nm的荧光激发和348nm下的发射光谱与实施例1一致。
实施例3
浓度为1mg/mL的硅量子点与20μM多巴胺等体积混合，常温(25℃)静置条件下，测量硅量子点荧光强度随时间变化的曲线，结果见图4。
实施例4
绘制标准回归曲线，得标准回归方程，包括以下步骤：
(1)将实施例1的硅量子点溶液用pH＝7.4的磷酸缓冲液稀释至1mg/mL；
(2)取1mL上述溶液，分别加入1mL不同浓度的多巴胺水溶液(用pH＝7.4的磷酸缓冲液配置得到)，使得多巴胺的最终浓度分别为0，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1，2，5，7.5，10，15，20μM；溶液经摇晃混合后静置3h，然后用荧光分光光度计分别测定这些样品在348nm激发时发射光谱，见图5。
以最大荧光发射峰(444nm)的强度变化值绘制标准回归曲线，见图6。得标准回归方程：ΔI/I＝–0.122+1.76×[多巴胺](R2＝0.998)，检测范围为5nM–10μM，检测限为0.3nM(信噪比为3)，其中[多巴胺]表示多巴胺的浓度，单位为μM。
实施例5
多巴胺浓度测定，包括以下步骤：
分别将1mL 1mg/mL硅量子点与1mL 10μM(最终浓度是5μM)酪氨酸、精氨酸、丝氨酸、赖氨酸、色氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、同型半胱氨酸、组氨酸、抗坏血酸、葡萄糖、谷胱甘肽、牛血清白蛋白、钾离子、镁离子、钠离子、钙离子和多巴胺混合，常温避光孵育3h。
测量它们用348nm激发下、444nm发射处的荧光强度的变化程度，结果见图7。
结果显示，仅有多巴胺能够极大地降低硅量子点的荧光强度，而其他分子或离子对硅量子点的荧光强度影响不大。
实施例6
多巴胺浓度测定：
(1)标准曲线的绘制与实施例4一致，不同之处仅在于：pH调至6.0；
(2)多巴胺浓度测定与实施例5一致，不同之处仅在于：pH调至6.0。
结果与实施例5一致。
实施例7
多巴胺浓度测定：
(3)标准曲线的绘制与实施例4一致，不同之处仅在于：pH调至8.0；
(4)多巴胺浓度测定与实施例5一致，不同之处仅在于：pH调至8.0。
结果与实施例5一致。

Claims (3)

1.水溶性硅量子点在多巴胺检测中的应用，其特征在于：包括以下步骤：
(1)标准回归方程：配制不同浓度多巴胺溶液，将多巴胺与硅量子点混合，调pH至6~8，室温孵育3h以上；测定硅量子点在348nm激发时444nm的荧光强度，以荧光强度变化值与多巴胺浓度值线性拟合，得到标准回归方程；
(2)多巴胺浓度测定：将多巴胺样品与硅量子点混合，调pH至6~8，在室温下孵育3h以上；测定硅量子点在348nm激发时444nm的荧光强度，通过与标准回归方程对比，得多巴胺样品浓度。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述水溶性硅量子点的制备方法，包括以下步骤：
(1)向柠檬酸钠水溶液中通入氮气，除去溶液中的氧气；
(2)搅拌同时加入硅烷试剂，在密闭状态下继续搅拌5min以上，形成硅量子点前体溶液；
(3)在微波反应器中以140~180℃反应5~15min，形成硅量子点溶液；
(4)用透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述硅烷试剂为氨丙基三甲氧基硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷。
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