CN108872167A - 一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法 - Google Patents

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徐艺
陈孝春
金嘉乐
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Abstract

本发明公开了一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，其特征在于包括以下步骤：（1）绘制氧化石墨烯浓度—荧光信号的函数关系图，（2）待测溶液的氧化石墨烯定量分析，在待测的氧化石墨烯溶液中加入等体积的荧光修饰的ssDNA溶液，充分混合后，采用荧光分光光度计检测测试的混合溶液的荧光信号，并利用上述氧化石墨烯浓度—荧光信号的函数关系计算获得待测溶液的氧化石墨烯的浓度值。本发明具有如下优点：1）利用GO荧光淬灭的原理，灵敏可靠；2）采用原位分析方法，无需进行繁琐费时的预处理，便捷高效。

Description

一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法
技术领域
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法。
背景技术
氧化石墨烯（以下也简称GO）是石墨烯的氧化物，是一种典型的石墨烯衍生物。氧化石墨烯一般是利用强氧化剂和强酸对天然石墨粉经过多次氧化，在石墨的层与层之间插入含氧基团，然后反复强超声粉碎的方法制备得到。氧化石墨烯不仅具备石墨烯材料的结构和性质，而且表面含有丰富的羧基、羟基、羰基以及环氧基等，这些含氧基团的存在赋予GO非常独特和丰富多彩的性质和应用。GO独特的物理化学性质，使其在生物医学领域有着比石墨烯更为广泛的应用（参看Zhu Y et.al, Graphene and graphene oxide:synthesis, properties, and applications, Adv Mater 2010, 22: 3906-3924）。
由于制备工艺和方法的差异，GO材料的粒径从几纳米到几十微米不等。GO不仅具有石墨烯更大的比表面积、更薄的片层结构，其表面含有的大量含氧官能团，使其具有很好的水溶性与生物相容性。例如，GO表面的羧基可以与有机聚合物或者蛋白质上的氨基结合，因而具备进一步与其他功能分子（基团）进行连接的能力；GO还可以通过π-π堆积作用和疏水作用等负载苯环类的药物分子。总之，GO独特的结构和性质使其在生物传感器、生物成像、药物／基因传送、光热／光动力治疗、抗菌材料、生物安全性等方面具有广泛和诱人的应用前景（参看高扬等, 氧化石墨烯在生物医学领域的应用, 材料导报, 2016, 30: 144-150）。
随着GO应用的不断拓展和深入，一个重要问题无法回避：GO的定量。遗憾的是，目前为止关于GO定量方法的报道寥寥无几。赖奇等基于紫外光谱法建立了对GO溶液的定量分析方法，但是无论是检出限（10 μg/ml）还是误差（2.3-6.0%）都不令人满意（参看赖奇等,氧化石墨烯的制备和定性定量分析, 材料研究学报, 2015, 29: 155-160）。除此之外，没有发现其他关于GO定量的研究报道。
为此，本发明人为此，本发明人研发一种快速灵敏的一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，该分析方法基于氧化石墨烯的荧光淬灭特性，而具有便捷、灵敏、准确特点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：
（1）绘制氧化石墨烯浓度—荧光信号的函数关系图，配制一系列相同体积且浓度按梯步分布的氧化石墨烯溶液；该氧化石墨烯溶液中分别加入等体积的荧光修饰的ssDNA，充分混合；采用荧光分光光度计检测各混合溶液的荧光信号值，绘制以GO浓度为横坐标、荧光信号为纵坐标的函数关系图；
（2）待测溶液的氧化石墨烯定量分析，在待测的氧化石墨烯溶液中加入等体积的荧光修饰的ssDNA溶液，充分混合后，采用荧光分光光度计检测测试的混合溶液的荧光信号，并利用上述氧化石墨烯浓度—荧光信号的函数关系计算获得待测溶液的氧化石墨烯的浓度值。
进一步设置是氧化石墨烯的浓度范围为1 - 20μg/ml，所述的待测溶液的浓度在1–20 μg/ml之间。
进一步设置是所述的ssDNA序列为5’- GTG ACG CTC CTA ACG CTG ACT CAG GTGCAG TTC TCG ACT CGG TCT TGA TGT GGG TCC TGT CCG TCC GAA CCA ATC，荧光修饰基团为FAM，其为绿色荧光，发射波长480 nm，激发波长520 nm。
进一步设置是所述步骤（1）和步骤（2）中所加入的荧光修饰的ssDNA的浓度均为10nM。
本发明基于氧化石墨烯的荧光淬灭特性，氧化石墨烯是一种天然的荧光淬灭剂，荧光物质与GO结合后会导致荧光淬灭，使体系的荧光信号减弱（参看Reina G et.al,Promises, facts and challenges for graphene in biomedical applications, Chem Soc Rev 2017,46:4400-4416）。因此，本发明基于上述荧光淬灭原理提出一种便捷灵敏的GO溶液定量分析方法。
本发明提供的GO定量分析方法，具有如下优点：1）利用GO荧光淬灭的原理，灵敏可靠；2）采用原位分析方法，无需进行繁琐费时的预处理，便捷高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1 GO浓度—荧光信号的函数关系图
图2本发明氧化石墨烯基于淬灭荧光的浓度定量检测原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1 ：待测GO溶液浓度在1 – 20 μg/ml之间
（1）绘制GO浓度—荧光信号的函数关系图。配制体积为1.6 ml的GO的TE溶液5份，浓度分别为1、2、5、10、20 μg/ml；每份溶液均加入1.6 ml的浓度为10 nM的ssDNA，置于摇床1小时，充分混合；采用荧光分光光度计（上海棱光技术有限公司，型号F96PRO，发射波长480nm，激发波长520 nm，下同）检测各溶液的荧光信号，并绘制以GO浓度为横坐标（x）、荧光信号（y）为纵坐标的函数关系图（图1），获得关系式y = -4.89x + 127.85。
（2）待测溶液A的GO定量分析。在1.6 ml待测GO溶液A加入1.6 ml的浓度为10 nM的ssDNA溶液，置于摇床1小时，充分混合，采用荧光分光光度计检测溶液的荧光信号，三次检测平均信号值为80.36，利用图1 中的GO浓度—荧光信号的函数关系式获得待测GO溶液A的浓度值为8.01 μg/ml，已溶液A中GO浓度值为8.33 μg/ml，误差为3.8%。
实施例2：待测GO溶液浓度大于20 μg/ml
（1）绘制GO浓度—荧光信号的函数关系图。同实施例1。
（2）待测溶液B的GO定量分析。 0.16 ml待测GO溶液B中加入1.44 ml TE溶液（浓度稀释为原来的1/10），加入1.6 ml浓度为10 nM的ssDNA溶液，置于摇床1小时，充分混合，采用荧光分光光度计检测溶液的荧光信号，三次检测平均信号值为59.15，利用图1 中的GO浓度—荧光信号的函数关系式获得待测GO溶液B稀释液（1/10）的浓度值为14.05 μg/ml，待测溶液B的浓度值为140.5，已知溶液B中GO实际浓度为142.9 μg/ml，误差为1.7%。
实施例3：待测GO溶液浓度低于1 μg/ml
（1）绘制GO浓度—荧光信号的函数关系图。同实施例1。
（2）待测溶液C的GO定量分析。16 ml待测GO溶液C采用离心浓缩（10000转/分钟，10分钟），留取离心管底部沉淀的GO，用TE补足1.6 ml（浓度为待测溶液C的10倍），加入1.6 ml浓度为10 nM的ssDNA溶液，置于摇床1小时，充分混合，采用荧光分光光度计检测溶液的荧光信号，三次检测平均信号值为103.40，利用图1 中的GO浓度—荧光信号的函数关系式获得待测GO溶液C浓缩液（10倍）的浓度值为5.0 μg/ml，待测溶液C的浓度值为0.5 μg/ml，已知溶液C中GO浓度为0.48 μg/ml，误差为4.2%。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 温州医科大学附属第二医院、温州医科大学附属育英儿童医院
<120> 一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法
<130> 2018
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 75
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
gtgacgctcc taacgctgac tcaggtgcag ttctcgactc ggtcttgatg tgggtcctgt 60
ccgtccgaac caatc 75

Claims (4)

1.一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）绘制氧化石墨烯浓度—荧光信号的函数关系图，配制一系列相同体积且浓度按梯步分布的氧化石墨烯溶液；该氧化石墨烯溶液中分别加入等体积的荧光修饰的ssDNA，充分混合；采用荧光分光光度计检测各混合溶液的荧光信号值，绘制以GO浓度为横坐标、荧光信号为纵坐标的函数关系图；
（2）待测溶液的氧化石墨烯定量分析，在待测的氧化石墨烯溶液中加入等体积的荧光修饰的ssDNA溶液，充分混合后，采用荧光分光光度计检测测试的混合溶液的荧光信号，并利用上述氧化石墨烯浓度—荧光信号的函数关系计算获得待测溶液的氧化石墨烯的浓度值。
2.根据权利要求1所述的一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，其特征在于：氧化石墨烯的浓度范围为1 - 20μg/ml，所述的待测溶液的浓度在1–20 μg/ml之间。
3.根据权利要求1所述的一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，其特征在于：所述的ssDNA序列为5’- GTG ACG CTC CTA ACG CTG ACT CAG GTG CAG TTC TCG ACT CGGTCT TGA TGT GGG TCC TGT CCG TCC GAA CCA ATC，荧光修饰基团为FAM，其为绿色荧光，发射波长480 nm，激发波长520 nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于荧光淬灭的氧化石墨烯定量分析方法，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（2）中所加入的荧光修饰的ssDNA的浓度均为10nM。
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