CN104535550A - 一种检测亚甲基蓝及活细胞成像的荧光碳点纳米探针的制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明一种检测亚甲基蓝及活细胞成像的荧光碳点纳米探针的制备及其应用，该碳点（CDs）在320 nm激发波长下，在440 nm出现最大发射波长，并发出很强的蓝色荧光，亚甲基蓝能够猝灭该碳点的荧光，在细胞培养皿中与活细胞孵育24小时，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察，细胞持续发出蓝色荧光。本发明首次发现由荔枝核碳化的碳点能够通过猝灭荧光信号检测亚甲基蓝，该方法作为检测亚甲基蓝的有效手段，表现出显著的优势。检测限低至0.05 μmol/L，线性响应范围为：0.8-10 μmol/L（ R 2= 0.9930）。该传感系统作为荧光探针,具有简单、低成本、绿色、高选择性、快速、敏感的光学特征，已成功应用于检测亚甲基蓝和活细胞成像分析，该传感方法在环境分析领域和细胞成像分析中具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生化分析领域，具体是一种检测亚甲基蓝及活细胞成像的荧光碳点纳米探针的制备及其应用。
背景技术
碳点（CDs），作为碳纳米材料家族的新成员，是直径小于10 nm的碳纳米颗粒，通常由SP2杂化的碳原子、富含氧和氢的物质所组成。碳点作为一种新型荧光碳纳米材料，拥有特殊的荧光性能，如激发和发射波长可调、光稳定性好、无光闪烁现象等，CDs相比与传统的有机荧光染料和金属量子点，有许多优点，其独特的发光性质和生物相容性在光催化、发光设备、光电子学、生化分析、细胞成像及检测等领域具有较好的应用前景。
CDs的制备已取得了很大进展，目前已经报道了许多合成CDs的方法，主要有：电弧放电法（X. Y. Xu, R. Ray, W. A. Scrivens, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12736-12737）、激光消融术法 (X. Wang, L. Cao, Y. Sun, Chem. Comrmrn, 2009, 3774-3776)、电化学法（H. Li, X. He, Z. Kang, Angew. Chem. Int. Ed, 2010, 49, 4430-4434）、燃烧法 (H. Liu, T. Ye, C. Mao, Angew, Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6473-6475)、水热法 (M. X. Gao, C. F. Liu, Z. L. Wu, Q. L. Zeng, X. X. Yang, W. B. Wu, Y. F. Li and C.Z. Huang, Chem. Commun., 2013, 49, 8015-8017)、超声处理法 (H.T. Li, X.D. He,Z.H. Kang, Carbon, 2011, 49, 605-609)、微波法 (J. L. Chen, X. P. Yan, Chem. Commun, 2011, 47, 3135-3137)等。在这些方法中，有的原材料昂贵不容易得到，有的过程比较复杂，有的反应条件要求比较严格，而且能耗比较大。因此，寻找一种环保、低能耗、低成本的合成CDs是非常迫切而有意义。
据统计，我国每生产1 t 染料就会排放废水744 t，而在印染过程中，染料废水流失率约为10%～20%，其中约50% 进入环境。染料( 颜色)是废水中最早被确认的一类污染物，即使水体中存在少量染料( 对一些染料而言，浓度低于1mg /L) 也会出现颜色的变化，排入水体中，会影响水生物的光合作用，给人感官上也带来不悦，而且大多的有机染料都属于难降解“致畸、致癌、致突变”的三致物质（C Gregorio, Bioresource Technology, 2006, 97( 9) : 1061-1085）。阳离子染料亚甲基蓝广泛用于印染行业，其形成的废水有机物含量高，碱性大，色度高，水质变化大，毒性大，成为最难检测与处理的染料废水之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测亚甲基蓝及活细胞成像的荧光碳点纳米探针的制备及其应用，该荧光探针简便、便宜、环保，并且具有很好的选择性、高的灵敏度和低的检测限。
实现本发明目的的技术方案是：
一种检测亚甲基蓝及活细胞成像的荧光碳点纳米探针的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取5.0 g荔枝核于坩埚中，在马弗炉里加热至300 ℃，2小时后取出；
（2）用研钵研碎；
（3）然后加入20 mL超纯水，超声30 min，过滤，10000 rpm离心10 min；
（4）取上层清液于4℃避光保存。
该荧光纳米的特异性是在亚甲基蓝存在时，荧光猝灭。
利用荧光探针检测液体中的亚甲基蓝：
在pH=8.0的PB缓冲溶液当中，亚甲基蓝对CDs的响应速度非常快，5 min时荧光猝灭值达到80%，在该条件下检测亚甲基蓝的效果最佳。检测限低至0.05 μmol/L，线性响应范围：0.8-10 μmol/L（R 2= 0.9930）。
利用荧光探针对活细胞成像的检测：
将80 μg/ml该荧光CDs加入细胞培养皿中与细胞孵育6小时、12小时、24小时，用PBS洗涤细胞除去未进入细胞的CDs，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察，细胞持续发出蓝色荧光，孵育24小时效果最佳。
本发明具有以下优点：
1. 这是一种非常简单、低成本并且环保的方法，合成原料为荔枝核，对广西地区来说，价格低廉、来源广。
2. 该荧光碳点采用热解方式碳化，具有制备设备仪器简单、碳化时间短等优点。
3. 该荧光碳点制备简单、快速、无毒，可以实现商品化生产。
4. 该荧光探针具有高度的灵敏性和很好的选择性，线性响应范围宽。
5. 该荧光探针检测亚甲基蓝快速、响应时间短。
6. 该荧光探针活细胞成像稳定，呈现蓝色荧光。
因此，该CDs可以作为荧光探针检测亚甲基蓝及活细胞成像分析，由于其简单、低成本、绿色、高选择性、快速、敏感的光学特征，具有很好的应用前景。
附图说明
图1.CDs荧光探针的透射电镜图及粒径分布图；
图2. CDs荧光探针的X射线光电子能谱图；
图3. 亚甲基蓝对CDs荧光探针的猝灭效果图；
图4. CDs荧光探针选择性检测亚甲基蓝的线性图
图5. CDs荧光探针活细胞成像图。
具体实施方式
实施例1
荧光纳米材料CDs的制备
荧光纳米材料碳点（CDs）由热解荔枝核制得，具体如下：称取5.0 g荔枝核于坩埚中，在马弗炉里加热至300 ℃，2小时后取出，用研钵研碎，然后加入20 mL超纯水，超声30 min，过滤，10000 rpm离心10 min，取上层清液于4℃避光保存。
实施例2
利用亚甲基蓝对CDs荧光探针在测定水体中的亚甲基蓝的猝灭作用进行测定，具体是：
在pH=8.0的PB缓冲溶液当中，在50 μmol/L 亚甲基蓝溶液存在的情况下，亚甲基蓝对CDs的响应速度非常快，在320 nm激发波长下，CDs的荧光很快被猝灭，在5 min时，荧光被猝灭了约80%（图3），在随后的1小时里，荧光基本保持不变。该结果表明，亚甲基蓝猝灭CDs的荧光非常多并且快，暗示该荧光探针快速、稳定。该荧光探针检测亚甲基蓝检测限低至0.05 μmol/L，线性响应范围：0.8-10 μmol/L（R 2= 0.9930）（图4）。
实施例3
CDs荧光探针在活细胞成像中的应用
将80 μg/ml该荧光CDs加入细胞培养皿中与活细胞孵育24小时，用PBS洗涤细胞除去未进入细胞的CDs，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察，在405 nm激发下，细胞持续发出蓝色荧光。
Claims (4)
1.一种检测亚甲基蓝及活细胞成像的荧光碳点纳米探针的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）称取5.0 g荔枝核于坩埚中，在马弗炉里加热至300 ℃，2小时后取出；
（2）用研钵研碎；
（3）然后加入20 mL超纯水，超声30 min，过滤，10000 rpm离心10 min；
（4）取上层清液于4℃避光保存。
2.权利要求1所述的荧光碳点纳米探针在检测液体中的亚甲基蓝中的应用，其特征是：
在pH=8.0的PB缓冲溶液当中，亚甲基蓝对CDs的响应速度非常快，5 min时荧光猝灭值达到80%，在该条件下检测亚甲基蓝的效果最佳，检测限低至0.05 μmol/L，线性响应范围：0.8-10 μmol/L（R 2= 0.9930）。
3.权利要求1所述的荧碳点纳米光探针在对活细胞成像的检测应用，其特征是：
将80 μg/ml该荧光CDs加入细胞培养皿中与细胞孵育6小时、12小时、24小时，用PBS洗涤细胞除去未进入细胞的CDs，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察，细胞持续发出蓝色荧光。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述活细胞成像，在细胞培养皿中与活细胞孵育24小时。
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