CN107490565B - 一种氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法；本发明采用豆奶为碳源及氮源，一步水热法合成高荧光量子产率的氮掺杂荧光碳量子点；氮掺杂荧光碳量子点能增强环丙沙星的荧光，其增强的荧光信号强度与环丙沙星浓度呈一定线性关系，据此建立了检测环丙沙星的荧光分光光度法；本发明制备的氮掺杂荧光碳量子点对环丙沙星有显著的荧光增敏作用，且选择性强，用于环丙沙星的荧光测定，具有灵敏度高、特异性的特点。

Description

一种氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法
技术领域
本发明涉及化学分析检测技术领域，更具体的是一种氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法。
背景技术
环丙沙星又称环丙氟哌酸，属于化学合成的氟喹诺酮类抗菌药。该药抗菌谱广，杀菌作用力强，毒性低，对革兰氏阴性菌、支原体具有强大而稳定的杀灭作用，对革兰氏阳性菌、衣原体等致病菌也有良好的抗菌作用，适用于治疗畜禽慢性呼吸道疾病、支原体病、大肠杆菌病、沙门氏菌病、巴氏杆菌病等。环丙沙星以口服和注射均吸收迅速，体内分布广，生物利用度高、毒性较低，且无交叉耐药性等优点而备受欢迎。其含量常用的测定方法有紫外分光光度法，高效液相色谱法，流动注射化学发光法，荧光光度法。其中荧光光度法目前报道的测定方法主要集中在：(1)利用环丙沙星本身的自然荧光进行测定，但灵敏度较低；后来有人报道表面活性剂对环丙沙星的自然荧光有较强的增敏作用，建立了胶束增敏荧光光谱法测定环丙沙星；(2)利用环丙沙星能与某些稀土离子或金属离子形成配合物进行测定。
碳量子点是一类粒径一般小于10nm的新型碳材料。它具有优异的光学性能，可调的激发和发射行为，较高的荧光稳定性，较低的毒性和良好的生物相容性，在越来越多的领域中得到了广泛的应用，逐渐成为纳米碳材料中的一颗新星。目前，人们致力于探索制备高量子产率碳点的方法。碳量子点经过掺杂或者表面钝化后,其荧光量子产率以及光电性能均可以得到明显的提高。最近几年,有很多关于氮元素掺杂碳量子点的文献报道,碳量子点的荧光量子产率均得到了提高；本发明提供的高灵敏、高选择性技术方案目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高灵敏、高选择性的氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法。
本发明氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法包括如下步骤：
（1）标准工作曲线的绘制：在0.05～20 µmol/L的线性范围内，采用醋酸-醋酸钠缓冲液配置8个不同浓度梯度的环丙沙星标准溶液，并定容至5 mL，然后加入一定量的水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀静置后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，以荧光增强强度对其相应浓度作图进行回归分析，即可得到标准工作曲线，由此可得到环丙沙星的线性回归方程与其相关系数；
（2）样品制备
蜂蜜样品：称取蜂蜜2.00-5.00g置于离心管中，加入水、pH =4磷酸盐缓冲液总量5-10mL，涡旋1-3min，加入质量浓度5%的乙酸乙腈溶液至50mL涡旋5-10min后加入无水硫酸镁5g涡旋1-3min，5000 r /min离心5-10 min，吸取上清液备用，其中水与pH =4磷酸盐缓冲液的体积比为2-4:1；
肉制品样品：称取2.00-5.00g样品置于离心管中，加入pH=7的0.1 M磷酸缓冲液5-10mL，匀浆1 -3min，5000 r /min 离心5-10 min，分取上清液于另一试管中，再用pH = 7的0.1 M磷酸缓冲液10-15 mL洗匀浆机刀头及离心管内残渣，匀浆1-3min，一并转入离心管中，5000 r /min 离心5-10min，合并两次上清液，混匀、备用；
奶制品样品：取5-10 mL奶样，加入10-15mL甲醇-水-甲酸提取液、l-3 mL 质量浓度4％的三氯乙酸乙腈溶液，涡旋1-3 min，超声5-10 min，10000r/min下离心5-10 min，取上清液备用；其中甲醇-水-甲酸提取液是按体积比28:72:0.1的比例将甲醇、水、甲酸混匀制得；
（3）样品测定：取一定量步骤、步骤、步骤制备的上清液或水样2-3mL，用醋酸-醋酸钠缓冲液调pH至弱酸性并定容至5mL，加入水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀静置后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，代入步骤(1)回归方程，计算出样品中环丙沙星的含量。
水溶性氮掺杂荧光碳量子点的制备方法为称取2.0-5.0g豆奶加入到100mL超纯水中，超声5min形成白色悬浊液，并转移至聚四氟乙烯反应釜，于200-220℃加热12-16h，自然冷却后，先用孔径为0.22μm滤膜过滤，然后用截留分子量为3000-3500Da 的透析袋进行透析处理24h，得到水溶性氮掺杂荧光碳量子点。
所述醋酸-醋酸钠缓冲液的pH范围为4-6。
所述水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液用量为100μL。
所述步骤（1）和步骤（3）中涡旋混匀时间为0.5-2 min。
所述步骤（1）和步骤（3）中静置时间为10-20 min。
本发明的优点在于：
1、本发明采用一步水热法制备了一种水溶性的、具有良好荧光性能的氮掺杂碳量子点，制备的氮掺杂碳量子点的荧光量子产率高；本发明利用含大豆蛋白的豆奶制备水溶性氮掺杂荧光碳量子点，制备的氮掺杂碳量子点的荧光量子产率高达29.8%，其对环丙沙星有较强荧光增敏作用，用氮掺杂荧光碳量子点作为荧光探针检测微量环丙沙星，方法的灵敏度高，其他喹诺酮药物没有此作用，方法具有较好的特异性；
2、制备的氮掺杂荧光碳量子点能高灵敏及特异性强增强环丙沙星的荧光，用于环丙沙星的检测，方法简单、灵敏度高、特异性强。
附图说明
图1为实施例1中水溶性氮掺杂荧光碳量子点对环丙沙星的荧光增敏作用结果示意图谱；
图2为共存的其他氟喹诺酮药物对氮掺杂荧光碳量子点的影响结果。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细地描述说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1：蜂蜜中环丙沙星的含量测定，具体操作步骤如下：
(1)水溶性氮掺杂荧光碳量子点（CQDs）的制备：称取2.0g豆奶加入到100mL超纯水中，超声5min形成白色悬浊液，并转移至聚四氟乙烯反应釜，于200℃加热12 h，自然冷却后，先用孔径为0.22μm滤膜过滤，后用截留分子量为3000Da的透析袋进行透析处理24h，得到水溶性氮掺杂荧光碳量子点；
(2)标准工作曲线的绘制：取适量环丙沙星标准储备液加入pH 5.0的醋酸-醋酸钠缓冲液，并定容于5 mL，配置得到以下浓度的环丙沙星标准溶液：0.05、0.1、 0.5、1、5、10、15、20 µmol/L，然后加入100μL步骤(1)制备的水溶性氮掺杂荧光碳量子点，涡旋混匀1min，静置10 min后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，以荧光猝灭强度对其相应浓度作图进行回归分析，即得到标准工作曲线的线性回归方程△F=2.1343C+4.3039，相关系数R2=0.9972；
(3) 蜂蜜样品制备：称取蜂蜜样品5.00g（准确至0.01g）置于100mL离心管中，加入水、pH =4磷酸盐缓冲液10mL（水与pH =4磷酸盐缓冲液的体积比为2:1），涡旋１min，加入质量浓度5%的乙酸乙腈溶液至50mL涡旋10min后加入无水硫酸镁5g涡旋2min，5000r /min离心5 min，吸取上清液备用；
(4) 蜂蜜样品测定：取上述制备的上清液2 mL，用醋酸-醋酸钠缓冲液调至pH5.0，并定容于5 mL，加入100 μL步骤(1)制备的水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀1min静置10 min后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，代入步骤(2)回归方程，计算得出环丙沙星的含量为3.76 µmol/L，检出限为1.2nmol/L，相对标准偏差为4.2%。
由图1结果可知，制得的水溶性氮掺杂荧光碳量子点对环丙沙星有较强的荧光增敏作用；图2为将相同浓度的其他氟喹诺酮药物，包括莫西沙星、培氟沙星、氧氟沙星、依诺沙星、洛美沙星、加替沙星加入合成的水溶性氮掺杂荧光碳量子点（CQDs）中，几乎没有荧光增敏现象发生，表明同时共存的其他氟喹诺酮药物对环丙沙星的测定没有干扰，方法具有较好的特异性。
实施例2：鸡肉样品中环丙沙星的含量测定步骤为：
(1)水溶性氮掺杂荧光碳量子点的制备：称取3.0g豆奶加入到100mL超纯水中，超声5min形成白色悬浊液，并转移至聚四氟乙烯反应釜，于220℃加热13h，自然冷却后，先用孔径为0.22μm滤膜过滤，然后用截留分子量为3200Da 的透析袋进行透析处理24h，得到水溶性氮掺杂荧光碳量子点；
(2)标准工作曲线的绘制：同实施例1步骤(2)；
(3) 鸡肉样品制备：称取4.00g鸡肉置于50 mL离心管中，加入pH=7的0.1 M磷酸缓冲液6mL，匀浆2min，5000 r /min 离心8 min，分取上清液于另一试管中，再用pH=7的0.1 M磷酸缓冲液15 mL洗匀浆机刀头及离心管内残渣，匀浆2min,一并转入离心管中，5000 r /min 离心10min，合并两次上清液，混匀、备用；
(4)鸡肉样品测定：取上述制备的上清液2.5mL，用醋酸-醋酸钠缓冲液调至pH4.0，并定容于5 mL，加入100μL步骤(1)制备的水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀2 min静置15 min后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，代入步骤(2)回归方程，得出环丙沙星的含量为4.98µmol/L，检出限为0.5 nmol/L，相对标准偏差为3.1%。
实施例3：牛奶样品中环丙沙星的含量测定步骤为：
(1)水溶性氮掺杂荧光碳量子点的制备：称取4.5g豆奶加入到100mL超纯水中，超声5min形成白色悬浊液，并转移至聚四氟乙烯反应釜，于210℃加热15h，自然冷却后，先用孔径为0.22μm滤膜过滤，然后用截留分子量为3500Da 的透析袋进行透析处理24h，得到水溶性氮掺杂荧光碳量子点；
(2)标准工作曲线的绘制：同实施例1步骤(2)；
(3) 牛奶样品测定：取5 mL牛奶，加入10 mL甲醇-水-甲酸(28:72:0.1，v/v)提取液，2mL 质量浓度4％的三氯乙酸乙腈溶液，涡旋3 min，超声5 min，10000r/min下离心10min，取上清液，用醋酸-醋酸钠缓冲液调至pH6.0，并定容于5 mL，加入100μL步骤(1)制备的水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀0.5min静置15 min后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，代入步骤(2)回归方程，得出环丙沙星的含量为4.98 µmol/L，检出限为0.5 nmol/L，相对标准偏差为3.1%。
实施例4：水中环丙沙星的含量测定步骤如下：
(1)水溶性氮掺杂荧光碳量子点的制备：同实施例1步骤(1)；
(2)标准工作曲线的绘制：同实施例1步骤(2)；
(3)水样品测定：取2 mL水样，用醋酸-醋酸钠缓冲液调至pH5.0，并定容于5 mL，加入100μL步骤(2)制备的水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，混匀静置10 min后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，代入步骤(2)回归方程，得出环丙沙星的含量为3.59µmol/L，检出限为1.0nmol/L，相对标准偏差为3.7%。

Claims (5)

1.一种氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）标准工作曲线的绘制：采用醋酸-醋酸钠缓冲液，并定容至5 mL，配置8个浓度在0.05-20 µmol/L范围内的环丙沙星标准溶液，然后加入水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀静置后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，以荧光增强强度对其相应浓度作图进行回归分析，即得到标准工作曲线，由此得到环丙沙星的线性回归方程；
（2）样品制备
蜂蜜样品：称取蜂蜜2.00-5.00g置于离心管中，加入水、pH =4磷酸盐缓冲液总量5-10mL，涡旋1-3min，加入质量浓度5%的乙酸乙腈溶液至50mL涡旋5-10min后加入无水硫酸镁5g涡旋1-3min，5000 r /min离心5-10 min，吸取上清液备用，其中水与pH =4磷酸盐缓冲液的体积比为2-4:1；
肉制品样品：称取2.00-5.00g样品置于离心管中，加入pH=7的0.1 M磷酸缓冲液5-10mL，匀浆1-3min，5000 r /min 离心5-10 min，分取上清液于另一试管中，再用pH = 7的0.1 M磷酸缓冲液10-15 mL洗匀浆机刀头及离心管内残渣，匀浆1-3min，一并转入离心管中，5000 r /min 离心5-10min，合并两次上清液，混匀、备用；
奶制品样品：取5-10 mL奶样，加入10-15mL甲醇-水-甲酸提取液、l-3 mL质量浓度的4％三氯乙酸乙腈溶液，涡旋1-3 min，超声5-10 min，10000r/min下离心5-10 min，取上清液备用；其中甲醇-水-甲酸提取液是按体积比28:72:0.1的比例将甲醇、水、甲酸混匀制得；
（3）样品测定：取步骤、步骤、步骤制备的上清液或水样2-3mL，用醋酸-醋酸钠缓冲液调pH至弱酸性并定容至5mL，加入水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液，涡旋混匀静置后，于荧光分光光度计上，激发波长为350nm，发射波长为425nm测定荧光强度，代入步骤（1）回归方程，计算出样品中环丙沙星的含量；
所述水溶性氮掺杂荧光碳量子点的制备方法为称取2.0-5.0g豆奶加入到100mL超纯水中，超声5min形成白色悬浊液，并转移至聚四氟乙烯反应釜，于200-220℃加热12-16h，自然冷却后，先用孔径为0.22μm滤膜过滤，然后用截留分子量为3000-3500Da 的透析袋进行透析处理24h，得到水溶性氮掺杂荧光碳量子点。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法，其特征在于：醋酸-醋酸钠缓冲液的pH为4-6。
3.根据权利要求1所述氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法，其特征在于：水溶性氮掺杂荧光碳量子点溶液用量为100μL。
4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中涡旋混匀时间为0.5-2 min。
5.根据权利要求1所述氮掺杂碳量子点荧光增敏检测环丙沙星的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中静置时间为10-20 min。
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