CN107955006A - 一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点及其制备方法与制备组氨酸荧光检测试剂上的应用 - Google Patents

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Abstract

一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点及其制备方法与制备组氨酸荧光检测试剂上的应用，将发光性强的氨基喹啉引入到具有生物友好性的纳米量子点，具体地例如将8‑氨基喹啉引入到氮参杂石墨烯量子点上，获得了水溶性强、对组氨酸选择性高的8‑氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点，其合成方法简单、条件温和、产物易得，将该化合物用于本发明的组氨酸检测获得良好效果，不受其它常规共存离子和生物分子，例如Na+，K+，Mg2+及葡萄糖，谷氨酸钠、甘氨酸、天冬氨酸等物质的影响，具有高的选择性。荧光分光光度计操作方便，样品荧光信号明显。

Description

一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点及其制备方法与制 备组氨酸荧光检测试剂上的应用
技术领域
本发明涉及识别结合和用于光学检测人体和哺乳动物所必须的氨基酸组氨酸的分子检测技术领域，特别涉及一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点及其制备方法与制备组氨酸荧光检测试剂上的应用。
背景技术
组氨酸是人体和哺乳动物所必需的一种氨基酸，支配生物系统中金属元素的传递，同时在哺乳动物神经系统中作为一种重要的神经递质（Y. Kusakari, S. Nishikawa,S. Ishiguro, M. Tamai,. Eye Res. 16 (1997) 600–604.J.D. Kopple, M.E.Swendseid. J. Clin. Invest. 55 (1975) 881–891.）。体内组氨酸的过度表达与多种疾病如艾滋病（A.L. Jones, M.D. Hulett, C.R. Parish. Immunol. Cell Biol. 83(2005) 106–118）、肾病 (M. Watanabe, M.E. Suliman, A.R. Qureshi, et al. J.Clin. Nutr. 87 (2008) 1860–1866)、阿兹罕默症 (S. Seshadri, A. Beiser, J.Selhub, et al. N. Engl. J. Med. 346 (2002) 476–483)和癌症相关(C. Verri, L.Roz, D. Conte, et al. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 179 (2009) 396–401)。因此，早期检测组氨酸含量有可能监测一般健康状况。当前世界上检测组氨酸的方法有多种，包括高效液相色谱、阳离子交换色谱法、毛细管电泳等方法，但这些方法所用设备昂贵，操作复杂、耗时，需要专业的工作人员。荧光光度法灵敏度高测试简单。科学家研究发现镍离子使7-羟基香豆素衍生物的荧光淬灭，滴加组氨酸后其荧光恢复，从而达到识别组氨酸的目的。Wei等人利用冠醚-三联吡啶-Zn(II)识别了组氨酸。但这些方法因化合物在水中溶解性低或引起环境的二次污染而相应发展缓慢。
发明内容
为了克服以上方法的缺陷，特别是在水溶性和环境友好性方面的问题，本发明提供了一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点及其制备方法与制备组氨酸荧光检测试剂上的应用。
本发明采用的技术解决方案是：一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点，所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点的结构式如下：
。
一种所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点制备方法，包括以下步骤：取2.0-3.0 mg/mL的氮参杂石墨烯量子点水溶液50 -60mL置于烧杯中，滴加N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液0.3-0.5 mL做催化剂，静置活化10-30 min，将0.01-0.02g的8-氨基喹啉置于5-10 mL 的乙醇溶液中，搅拌至其完全溶解，然后逐滴加入上述的氮参杂石墨烯量子点的溶液中，45℃水浴中加热超声均匀分散10分钟，水浴45℃加热6h后常温避光搅拌24小时，反应结束将产物置于分子量1000的透析袋中于1000 mL去离子水和乙醇的混合溶剂中透析三天，每隔3小时换水一次，得到用所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点。
所述的N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液中N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1：1。
一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点在制备组氨酸荧光检测试剂上的应用。
所述的组氨酸荧光检测试剂通过以下步骤制备：将权利要求1所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点，溶于水或醇水溶液，配成氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点质量浓度为0.03~4.0 mg/mL的组氨酸荧光检测试剂溶液。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点及其制备方法与制备组氨酸荧光检测试剂上的应用，将发光性强的氨基喹啉引入到具有生物友好性的纳米量子点，具体地例如将8-氨基喹啉引入到氮参杂石墨烯量子点上，获得了水溶性强、对组氨酸选择性高的8-氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点，其合成方法简单、条件温和、产物易得，将该化合物用于本发明的组氨酸检测获得良好效果，不受其它常规共存离子和生物分子，例如Na+，K+，Mg2+及葡萄糖，谷氨酸钠、甘氨酸、天冬氨酸等物质的影响，具有高的选择性。荧光分光光度计操作方便，样品荧光信号明显。
附图说明
图1为实施例1的化合物NGAQ对不同浓度组氨酸的荧光强度相应。
图2为实施例1的化合物NGAQ在5倍干扰离子存在下对组氨酸的荧光相应；其中1为空白， 2为丙氨酸，3为精氨酸，4为天冬氨酸，5为谷氨酰胺，6为甘氨酸，7为组氨酸，8为异亮氨酸，9为甲硫氨酸，10为脯氨酸，11为苏氨酸，12为缬氨酸，13为半乳糖，14为果糖，15为麦芽糖，16为葡萄糖，17为乳糖，18为蔗糖，19为Na+，20为K+，21为Mg+，其中图中每组中，棒状标低的为干扰物质的相应，高的为加入组氨酸后的相应。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明内容，用具体实施例说明如下，具体实施例不限定本发明内容范围。
实施例1
化合物NGAQ的合成
（1）取3.0 mg/mL的氮参杂石墨烯量子点水溶液50 mL置于100 mL的烧杯中，滴加0.3mL N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液做催化剂，静置活化30 min。将0.01g的化合物8-氨基喹啉置于5 mL 的乙醇溶液中，搅拌至其完全溶解，然后逐滴加入上述的氮参杂石墨烯量子点的溶液中。45℃水浴中加热超声均匀分散10分钟，水浴45℃加热6h后常温避光搅拌24小时，反应结束将产物置于分子量1000的透析袋中于1000 mL去离子水和乙醇的混合溶剂中透析三天，每隔3小时换水一次，得到用于检测组氨酸的8-氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点。
（2）取2.0 mg/mL的氮参杂石墨烯量子点水溶液60 mL置于100 mL的烧杯中，滴加0.5 mL N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液做催化剂，静置活化10 min。将0.02g的化合物8-氨基喹啉置于10 mL 的乙醇溶液中，搅拌至其完全溶解，然后逐滴加入上述的氮参杂石墨烯量子点的溶液中。45℃水浴中加热超声均匀分散10分钟，水浴45℃加热6h后常温避光搅拌24小时，反应结束将产物置于分子量1000的透析袋中于1000 mL去离子水和乙醇的混合溶剂中透析三天，每隔3小时换水一次，得到用于检测组氨酸的8-氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点。
实施例2（选择性实验）
荧光实验中化合物NGAQ配成1.0 mg/mL 水溶液储备液，金属离子和生物分子选用K+，Na+，Mg2+及组氨酸、葡萄糖，甘氨酸、谷氨酸钠、麦芽糖、乳糖、蔗糖、果糖等物质，所有实验用的溶液都为新配置，并立即实验。在293 nm激发。离子和生物分子分别测试，实验中取储备液2.5 mL，分别加入3.22*10-3M的离子或生物分子溶液。测试其荧光光谱。
实施例3 干扰离子共存检测组氨酸实验
荧光实验中化合物NGAQ配成 0.03 mg/mL的醇水溶液。组氨酸配成0.125M的标准储备液。作为干扰离子的金属离子和生物分子选用K+，Na+，Mg2+及葡萄糖，甘氨酸、谷氨酸钠、麦芽糖、乳糖、蔗糖、果糖等物质。所有实验用的溶液都为新配置，并立即实验。干扰物质实验中，先在0.03 mg/mL的NGAQ的水溶液中加入5倍的干扰离子，测其荧光，再加入0.125M的组氨酸, 测其荧光变化。于367 nm处检测荧光变化。
本发明机理：由于组氨酸与该化合物氢键作用，引起分子中电子能量的变化而发生荧光强度的变化，达到检测组氨酸的目的。而K+ 、Na+、Mg2+、谷氨酸钠、葡萄糖，氨基葡萄糖、甘氨酸、乳糖、麦芽糖、果糖等物质不能与其作用产生荧光强度的变化。表明该化合物NGAQ对组氨酸具有高选择性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点，其特征在于，所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点的结构式如下：
。
2.一种权利要求1所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取2.0-3.0 mg/mL的氮参杂石墨烯量子点水溶液50-60mL置于烧杯中，滴加N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液0.3-0.5 mL做催化剂，静置活化10-30 min，将0.01-0.02g的8-氨基喹啉置于5-10 mL 的乙醇溶液中，搅拌至其完全溶解，然后逐滴加入上述的氮参杂石墨烯量子点的溶液中，45℃水浴中加热超声均匀分散10分钟，水浴45℃加热6h后常温避光搅拌24小时，反应结束将产物置于分子量1000的透析袋中于1000 mL去离子水和乙醇的混合溶剂中透析三天，每隔3小时换水一次，得到用所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点。
3.根据权利要求1所述的一种氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点制备方法，其特征在于，所述的N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液中N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1：1。
4.一种权利要求1所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点在制备组氨酸荧光检测试剂上的应用。
5.根据权利要求4所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点在制备组氨酸荧光检测试剂上的应用，其特征在于，所述的组氨酸荧光检测试剂通过以下步骤制备：将权利要求1所述的氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点，溶于水或醇水溶液，配成氨基喹啉改性的氮参杂石墨烯量子点质量浓度为0.03~4.0 mg/mL的组氨酸荧光检测试剂溶液。
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