CN105842214A

CN105842214A - 一种羧甲基赖氨酸荧光印迹材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105842214A
Application number: CN201610283764.5A
Authority: CN
Inventors: 刘慧琳; 王静
Original assignee: Beijing Technology and Business University
Current assignee: Beijing Technology and Business University
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2016-08-10

Abstract

本发明公开了一种羧甲基赖氨酸荧光印迹材料及其制备方法和应用，将薄层纳米材料石墨烯作为载体，一种光学性能优异的荧光纳米材料——量子点作为响应元件，高选择性、高特异性的分子印迹聚合物作为识别元件，建立一种高效、便携、快速、灵敏的分子印迹荧光传感体系，以羧甲基赖氨酸为模板分子，3‑氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体，四乙氧基硅烷为交联剂，氨水为催化剂，通过反相微乳液合成法制备基于石墨烯和量子点的表面分子印迹材料，能够快速简便的从食品中检测出羧甲基赖氨酸残留。

Description

一种羧甲基赖氨酸荧光印迹材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于光学印迹材料制备技术及食品安全检测方法研究领域，尤其涉及一种羧甲基赖氨酸荧光印迹材料及其制备方法和应用。

背景技术

羧甲基赖氨酸是被研究最多的一种晚期糖基化末端产物，也常常被用作晚期糖基化末端产物在食品中形成的标志。羧甲基赖氨酸很稳定并且常常以复合的形式存在，复合型的羧甲基赖氨酸通常是由还原糖的氧化产物或者脂质的过氧化产物于含有赖氨酸残基的多肽或者蛋白质形成。大量医学研究证明，羧甲基赖氨酸具有一定的毒性，在体内的积累与一些慢性退化型疾病如糖尿病、肾病、动脉粥样硬化的发病机理有密切关系，同时还会加速人体的衰老。通过饮食摄入羧甲基赖氨酸是体内羧甲基赖氨酸的重要来源，其中大约有10%进入血液循环，仅有1/3通过肾脏排出体外，其余2/3留在体内，通过共价键与组织结合蓄积在体内，对人体健康极为不利。食品经过高温加工后羧甲基赖氨酸已经超过了人体的承受能力，高剂量的羧甲基赖氨酸严重威胁婴儿和儿童的健康。因此，对于食源性羧甲基赖氨酸的定量检测显得迫在眉睫。目前检测羧甲基赖氨酸残留的方法主要是仪器分析法，依赖于大型精密仪器的检测，包括高效液相色谱串联二级质谱、高效液相色谱串联飞行时间质谱、超高效液相色谱串联质谱等。大型仪器联用可以精确的检测羧甲基赖氨酸残留，但缺陷在于样品前处理复杂、费时、检测成本高，需要专业人员操作，且需要昂贵的大型仪器，不利于开展即时检测。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是：提供一种对羧甲基赖氨酸有高选择性的荧光分子印迹聚合物及其制备方法和应用，建立一种高效、便携、快速、灵敏的分子印迹荧光传感体系，能够快速简便的从食品中检测出羧甲基赖氨酸残留。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，制备所述羧甲基赖氨酸荧光印迹材料以石墨烯为载体，量子点为荧光核心，羧甲基赖氨酸为模板分子，3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体，四乙氧基硅烷为交联剂，氨水为催化剂。

进一步的，所述载体为羧基化的石墨烯水溶液，所述荧光核心为三辛基氧膦稳定的CdSe/ZnS量子点。

进一步的，所述载体石墨烯用量为50-200 μL，荧光核心量子点用量为1-5 mg，模板分子羧甲基赖氨酸的用量为0.2-1 mg，功能单体3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为9-38 μL，交联剂四乙氧基硅烷的用量为20-90 μL，催化剂氨水的用量为50-100 μL。

进一步的，所述荧光核心量子点的粒径为3-6 纳米，所述羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的粒径为50-100 nm。

进一步的，所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的比表面积为127 m² g^??1，羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的荧光量子点产率为23%。

所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的制备方法，首先，通过反相微乳液合成法制备羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的前驱体；然后利用索氏提取去掉前驱体中的模板分子，即可制备得到羧甲基赖氨酸荧光印迹材料。

进一步的，所述反相微乳液合成体系为曲拉通X-100和环己烷。

进一步的，所述制备方法包括以下步骤：

1）羧甲基赖氨酸荧光印记材料的前驱体制备：

将曲拉通X-100与环己烷在室温下磁力搅拌10-20分钟，依次加入量子点、四乙氧基硅烷和氨水，继续搅拌1-3小时，再依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨烯、模板分子羧甲基赖氨酸，将其密封，在室温下搅拌15-25小时，聚合反应后，先用丙酮洗涤制备的产物，进行离心分离，去掉上清液后，将其重新分散在去离子水中，再次进行离心分离，再次去掉上清液，得到羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的前驱物；

2）模板分子的洗脱：

用甲醇萃取在荧光印迹聚合物中的羧甲基赖氨酸模板分子，之后将其置于真空干燥箱中3-5小时，即得到羧甲基赖氨酸荧光印迹材料。

进一步的，所述羧甲基赖氨酸荧光印迹材料能够应用于复杂食品基质中分离、纯化、富集羧甲基赖氨酸。

本发明相比现有技术的有益效果为：

1、本发明所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，是一种与羧甲基赖氨酸模板分子空间结构相一致的三维印迹孔穴，可以特异性地吸附羧甲基赖氨酸，具有较高的选择性；

2、本发明所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，将薄层纳米材料石墨烯作为载体，石墨烯的使用增大了吸附材料的比表面积，可以有效增加其吸附效率；

3、本发明采用反相微乳液的制备方法，可以简单地将三辛基氧膦修饰的量子点用于亲水性目标物羧甲基赖氨酸的检测，而不需要复杂的配体交换过程，从而可以有效地避免量子点荧光的损失，提高所制备材料的荧光量子产率；

4、本发明将分子印迹技术与荧光纳米技术相结合，从而实现了对复杂食品基质中目标分子——羧甲基赖氨酸的快速检测，具有简单、快速、灵敏、特异性强、实用性好等优点，对我国食品食用安全提供了技术保障，具有重要的实际意义。

附图说明

图1为实施例1中所制备羧甲基赖氨酸荧光印记材料的扫描电镜图；

图2为所制备羧甲基赖氨酸荧光印记材料的吸附时间；

图3为所制备羧甲基赖氨酸荧光印记材料的特异性吸附结果。

具体实施方式

实施例 1

本实施例提供了一种富集痕量羧甲基赖氨酸荧光印记材料的制备方法及应用，包括如下步骤：

1）羧甲基赖氨酸荧光印记材料的前驱体制备：将180 mL的曲拉通X-100与7.5 mL环己烷在室温下磁力搅拌15分，加入3 mg的CdSe/ZnS量子点，50 μL四乙氧基硅烷和100 μL的25%氨水溶液，继续搅拌2小时。加入19 μL的3-氨丙基三乙氧基硅烷，100 μL的浓度为2 mg/mL的羧基化石墨烯水溶液，0.4 mg模板分子羧甲基赖氨酸，将其密封，在室温下搅拌20小时。聚合反应后，先用丙酮去洗制备的产物，进行离心分离，去掉上清液后，将其重新分散在去离子水中，再次进行离心分离，再次去掉上清液，得到羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的前驱物；

2）模板分子的洗脱：将上述制备的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的前驱物用甲醇萃取，直至在荧光印迹聚合物中没有羧甲基赖氨酸模板分子，并将其置于50 °C真空干燥箱中4小时，得到羧甲基赖氨酸荧光印迹材料。

本实施例制备的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的粒径约为50 nm，比表面积为127 m² g^??1，荧光量子产率为23%。

对比例 1

本对比例提供了一种非荧光印迹纳米材料的制备方法，具体步骤如下：

1）非荧光印迹纳米材料前驱体的制备：该过程中所使用的反相微乳液体系，功能单体、交联剂、催化剂的用量，分离、纯化的过程与实施例1中羧甲基赖氨酸荧光印记材料的前驱体的制备相同，只是在制备的过程中没有加入模板分子羧甲基赖氨酸；

2）非荧光印迹纳米材料的制备：将上述制备的非荧光印迹纳米材料前驱体用甲醇萃取，并将其置于50 °C真空干燥箱中4小时，得到非荧光印迹材料。

羧甲基赖氨酸荧光印记材料的吸附时间

准确称取1 mg实施例1所述羧甲基赖氨酸荧光印记材料于96孔板中，加入200 μL（200 μM）羧甲基赖氨酸的水溶液，在室温下分别震荡3，5，10，15，20，30分钟，将其置于多功能酶标仪中检测其荧光强度，激发波长为340 nm，发射波长为610 nm。

实验结果如图2所示，新型的羧甲基赖氨酸荧光印记材料对目标物具有较快的吸附效果，当吸附时间为15分钟时，已达到平衡吸附效果。与传统的分子印迹荧光纳米材料相比，该方法具有较快的吸附能力，可以大大提高整个实验的检测的时间，有效避免由于长时间吸附造成的实验误差，提高实验的准确性。其原因主要是源于实验中加入了石墨烯载体，由于石墨烯具有较大的比表面积，可以显著地提高实验的吸附效率。

羧甲基赖氨酸荧光印记材料的选择性

为了评价所制备荧光纳米材料对羧甲基赖氨酸（CML）吸附的准确性，选择与其在美拉德反应过程中同时存在的赖氨酸（Lys）作为竞争物，进行选择性实验。具体实验方法包括：准确称取1 mg羧甲基赖氨酸荧光印记材料于96孔板的一个孔中，加入200 μL不同浓度的（1，100，200，300，400，500， 750， 1000 μM）的羧甲基赖氨酸和赖氨酸水溶液，在室温下分别震荡15分钟，将其置于多功能酶标仪中检测其荧光强度，激发波长为340 nm，发射波长为610 nm。对照实验需要加入1 mg非荧光印迹材料，随后加入不同浓度的羧甲基赖氨酸和赖氨酸水溶液，浓度与上述实验相同。

实验结果如图3所示，实施例1所制备的荧光印迹材料对羧甲基赖氨酸具有较好的吸附效果，但对竞争物赖氨酸的吸附效果不明显，这主要是因为分子印迹材料所构建的三维识别孔穴，可以特异性吸附目标物羧甲基赖氨酸，因此，所制备的荧光印迹材料对羧甲基赖氨酸的吸附能力远远超越其他分子，其与赖氨酸相比选择性因子为3.8。作为对照实验的非荧光印迹纳米材料对于羧甲基赖氨酸和赖氨酸的吸附能力较弱，原因为在非荧光印迹纳米材料的制备过程中，没有特异性的识别孔穴，因此选择识别分子的能力较差。通过荧光印迹材料与非荧光印迹纳米材料对于羧甲基赖氨酸的吸附实验表明，实施例1所制备的荧光印迹材料对于羧甲基赖氨酸具有较好的吸附效果，其印迹因子为4.2，该材料可以广泛应用于羧甲基赖氨酸的富集、分离及检测中。

Claims

1.一种羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，其特征在于，制备所述羧甲基赖氨酸荧光印迹材料以石墨烯为载体，量子点为荧光核心，羧甲基赖氨酸为模板分子，3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体，四乙氧基硅烷为交联剂，氨水为催化剂。

2.根据权利要求1所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，其特征在于，所述载体为羧基化的石墨烯水溶液，所述荧光核心为三辛基氧膦稳定的CdSe/ZnS量子点。

3.根据权利要求1或2所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，其特征在于，所述载体石墨烯用量为50-200 μL，荧光核心量子点用量为1-5 mg，模板分子羧甲基赖氨酸的用量为0.2-1 mg，功能单体3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为9-38 μL，交联剂四乙氧基硅烷的用量为20-90 μL，催化剂氨水的用量为50-100 μL。

4.根据权利要求3所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，其特征在于，所述荧光核心量子点的粒径为3-6 纳米，所述羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的粒径为50-100 nm。

5.根据权利要求3所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料，其特征在于，所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的比表面积为127 m² g^??1，羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的荧光量子点产率为23%。

6.一种如权利要求1-5所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的制备方法，其特征在于，通过反相微乳液合成法制备羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的前驱体；然后利用索氏提取去掉前驱体中的模板分子，即可制备得到羧甲基赖氨酸荧光印迹材料。

7.根据权利要求6所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的制备方法，其特征在于，所述反相微乳液合成体系为曲拉通X-100和环己烷。

8.根据权利要求6或7所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1）羧甲基赖氨酸荧光印记材料的前驱体制备：

2）模板分子的洗脱：

9.一种如权利要求1-5所述的羧甲基赖氨酸荧光印迹材料的应用，其特征在于，将所述羧甲基赖氨酸荧光印迹材料应用于复杂食品基质中分离、纯化、富集羧甲基赖氨酸。