CN109342379A - 一种检测银离子及细胞成像的荧光探针方法 - Google Patents

Abstract

一种检测银离子及细胞成像的荧光探针方法，包括以下步骤：第一步：利用木质素磺酸钠制备胺化改性木质素磺酸钠；第二步：将石墨烯量子点加入胺化改性木质素磺酸钠的氢氧化钠溶液中，室温下搅拌0.5 h以上，得到黄色溶液；第三步：用氢氧化钠溶液将得到的溶液pH调至中性，用透析袋透析不少于24 h，即得到胺化改性木质素/石墨烯复合量子点溶液；第四步：将上述胺化改性木质素/石墨烯复合量子点溶液冷冻干燥后得到改性木质素/石墨烯复合量子点。本发明所用原料木质素磺酸钠是造纸废料，制备工艺简便、易于操作、反应条件温和。所得胺化改性木质素/石墨烯复合量子点可用于水体中Ag⁺的分析检测及细胞成像。

Description

一种检测银离子及细胞成像的荧光探针方法

技术领域

本发明属荧光检测技术领域，具体涉及一种检测银离子及细胞成像的荧光探针方法，尤其是利用胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点作为荧光探针在检测重金属离子Ag⁺及细胞成像方面的应用。

背景技术

石墨烯量子点是近年来开发的一种新型的荧光材料，具有水溶性高、生物相容性好、结构的可控、光稳定性好等优点。目前，单纯的石墨烯量子点在金属离子的检测领域存在检测灵敏度不高、吸附选择性不佳等缺点，需利用化学改性掺杂杂原子提高其荧光性能。木质素磺酸钠是造纸工业的废料。我国木质素磺酸盐的年产量就有 450 万吨以上，仅有少量被用作建筑材料的添加剂，不仅造成了资源浪费，还会对环境造成严重的污染。

银离子是一种重要的过渡金属元素，在过去的几十年中已被广泛用于摄影和成像工业，电子和制药业。然而，银离子被认为是毒性最大的重金属之一 。因为它可以通过与巯基反应导致酶的失活，这可能引起各种健康问题并对环境产生不利影响。因此，亟需开发快速有效的检测手段实现对银离子快速、灵敏、简单的检测。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种胺化改性木质素/石墨烯复合量子点及其制备方法和应用，该改性木质素/石墨烯复合量子点荧光强度高，原料来源广泛低廉、制备方法简便，可作为荧光探针用于银离子的检测及细胞成像。

技术方案：一种检测银离子及细胞成像的荧光探针方法，包括以下步骤：第一步：用曼尼希反应对木质素磺酸钠进行改性，得到富含氮原子的改性木质素磺酸钠；第二步：将石墨烯量子点加入改性木质素磺酸钠的氢氧化钠溶液中，石墨烯量子点和改性木质素磺酸钠的质量比为50:1-1:1，室温下搅拌，得到浅黄色溶液； 第三步：用氢氧化钠溶液将得到的溶液pH调至中性，然后用透析袋透析，得到改性木质素/石墨烯复合量子点溶液；第四步：将上述改性木质素/石墨烯复合量子点溶液冷冻干燥后得到产品。

优选的，上述氢氧化钠溶液的浓度为0.001-0.1g/mL。

上述方法制得的改性木质素/石墨烯复合量子点。

上述改性木质素/石墨烯复合量子点在制备荧光探针中的应用。

上述荧光探针在检测水体中Ag⁺的应用。

上述荧光探针在细胞成像中的应用。

所合成的改性木质素/石墨烯复合量子点对金属离子的选择性实验，在5 mL的荧光比色皿中分别加入3 mL的改性木质素/石墨烯复合量子点溶液和50 μM的一系列金属离子Ag⁺、Co²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Mg²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺，并测定各溶液的荧光性质。

改性木质素/石墨烯复合量子点用于水样Ag⁺的检测方法，由下述步骤组成：

（1）建立标准曲线：配制多份标准溶液，其中，在标准样品中加入浓度相同的胺化改性木质素/石墨烯复合量子点，而Ag⁺的浓度逐渐增加。通过荧光光谱确定荧光强度和Ag⁺的浓度之间的定量关系；

（2）检测：在Ag⁺待测溶液中，加入胺化改性木质素/石墨烯复合量子点，配制成与步骤（1）复合量子点浓度相同的溶液，利用荧光光谱测定待测液的荧光强度，根据定量关系确定待测液Ag⁺的浓度。

有益效果：本发明制得的胺化改性木质素/石墨烯复合量子点荧光强度高。②本发明提供的胺化改性木质素/石墨烯复合量子点生物相容性好、检测过程简便易行、灵敏度高，可以用于检测Ag⁺。③本发明提供的胺化改性木质素/石墨烯复合量子点生物相容性好，可用于细胞成像，有广泛的应用前景。④本发明对生物质资源的高值化利用和保护环境有较重大的意义。

附图说明

图1为石墨烯量子点(a，b)和胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点(c，b)的荧光光谱图。（胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点的荧光强度是石墨烯量子点增强三倍多）

图2为本发明合成的探针对一系列金属离子的选择性识别性能图。

具体实施方式

下面通过实例对本发明进行具体描述，实施例给出详细的实施方式和具体的操作步骤，只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

称取5.0 g的木质素磺酸钠，加入到三口烧瓶中，再加入10.0 g蒸馏水，搅拌溶解后，加入6.0 g二乙烯三胺，加热至 70 ℃，滴加甲醛溶液，用氢氧化钠溶液调整溶液 pH 在 12，反应 3h。反应结束后将所得溶液用盐酸溶液调至酸性，过滤除去未反应的木质素磺酸钠，得到沉淀物，用乙醇冲洗，然后以蒸馏水洗涤至pH值7，干燥后得到胺化改性木质素磺酸钠。

配制5 wt.%的NaOH 水溶液50 mL，随后加入0.05 g胺化改性木质素磺酸钠，充分搅拌溶解。再加入2.0 g柠檬酸，在200 ℃下反应15 min，得到浅黄色石墨烯量子点溶液。将该溶液入50 mL的胺化改性木质素磺酸钠溶液中，室温下搅拌1 h，得到胺化改性木质素/石墨烯复合量子点。

设置荧光光谱仪激发波长为365 nm对上述胺化改性木质素/石墨烯复合量子点进行测试，得到的荧光光谱图（图1）。由图1可以看出胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点的荧光强度比石墨烯量子点增强二倍以上。

胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点对金属离子的选择性吸附实验，在5mL的荧光比色皿中分别加入3 mL的复合量子点溶液和50 μM的各种金属离子Ag⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺，利用荧光光谱仪测定其荧光性质, 得到的荧光光谱图（图2）。

复合量子点用于细胞成像，由下述步骤组成：

A549细胞在含有10％胎牛血清和1％青霉素的Eagle培养基（DMEM）中在5％CO₂的潮湿环境中于37℃培养。将20μg/ mL 胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点加入上述培养箱中孵育30 min，之后用PBS洗涤细胞三次，荧光显微镜下观察并拍照。

实施例2

称取5.0 g的木质素磺酸钠，加入到三口烧瓶中，再加入10.0 g蒸馏水，搅拌溶解后，加入5.0 g尿素，加热至 70 ℃，滴加甲醛溶液，用氢氧化钠溶液调整溶液pH 在 12，反应 3h。反应结束后将所得溶液用盐酸溶液调至酸性，过滤除去未反应的木质素磺酸钠，得到沉淀物，用乙醇冲洗，然后以蒸馏水洗涤至pH值7，干燥后得到胺化改性木质素磺酸钠。

配制5 wt.%的NaOH 水溶液50 mL，随后加入0.05 g胺化改性木质素磺酸钠，充分搅拌溶解。再加入2.0 g柠檬酸，在200 ℃下反应15 min，得到浅黄色石墨烯量子点溶液。将该溶液加入50 mL的胺化改性木质素磺酸钠溶液中，室温下搅拌1 h，得到胺化改性木质素/石墨烯复合量子点。

设置荧光光谱仪激发波长为365 nm对上述胺化改性木质素/石墨烯复合量子点进行测试，得到的荧光光谱图。

胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点对金属离子的选择性吸附实验，在5mL的荧光比色皿中分别加入3 mL的复合量子点溶液和50 μM的各种金属离子Ag⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺，利用荧光光谱仪测定其荧光性质, 得到的荧光光谱图。

复合量子点用于细胞成像，由下述步骤组成：

A549细胞在含有10％胎牛血清和1％青霉素的Eagle培养基（DMEM）中在5％CO₂的潮湿环境中于37℃培养。将20μg/ mL 胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点加入上述培养箱中孵育30 min，之后用PBS洗涤细胞三次，荧光显微镜下观察并拍照。

实施例3

称取5.0 g的木质素磺酸钠，加入到三口烧瓶中，再加入蒸馏水，搅拌溶解后，加入5.0g甘氨酸，加热至 70 ℃，滴加甲醛溶液，用氢氧化钠溶液调整溶液p H 在 12，反应 3h。反应结束后将所得溶液用盐酸溶液调至酸性，过滤除去未反应的木质素磺酸钠，得到沉淀物，用乙醇冲洗，然后以蒸馏水洗涤至pH值7，干燥后得到胺化改性木质素磺酸钠。

配制5 wt.%的NaOH 水溶液50 mL，随后加入0.05 g胺化改性木质素磺酸钠，充分搅拌溶解。再加入2.0 g柠檬酸，在200 ℃下反应15 min，得到浅黄色石墨烯量子点溶液。将该溶液加入50 mL的胺化改性木质素磺酸钠溶液中，室温下搅拌1 h，得到胺化改性木质素/石墨烯复合量子点。

设置荧光光谱仪激发波长为365 nm对上述胺化改性木质素/石墨烯复合量子点进行测试，得到的荧光光谱图。

胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点对金属离子的选择性吸附实验，在5mL的荧光比色皿中分别加入3 mL的复合量子点溶液和50 μM的各种金属离子Ag⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺，利用荧光光谱仪测定其荧光性质, 得到的荧光光谱图。

复合量子点用于细胞成像，由下述步骤组成：

A549细胞在含有10％胎牛血清和1％青霉素的Eagle培养基（DMEM）中在5％CO₂的潮湿环境中于37℃培养。将20μg/ mL 胺化改性木质素磺酸钠-石墨烯复合量子点加入上述培养箱中孵育30 min，之后用PBS洗涤细胞三次，荧光显微镜下观察并拍照。

Claims (6)

1.一种检测银离子及细胞成像的荧光探针方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：用曼尼希反应对木质素磺酸钠进行改性，得到富含氮原子的改性木质素磺酸钠；

第二步：将石墨烯量子点加入改性木质素磺酸钠的氢氧化钠溶液中，石墨烯量子点和改性木质素磺酸钠的质量比为50:1-1:1，室温下搅拌，得到浅黄色溶液；

第三步：用氢氧化钠溶液将得到的溶液pH调至中性，然后用透析袋透析，得到改性木质素/石墨烯复合量子点溶液；

第四步：将上述改性木质素/石墨烯复合量子点溶液冷冻干燥后得到产品。

2.根据权利要求1所述检测银离子及细胞成像的荧光探针方法，其特征在于所述氢氧化钠溶液的浓度为0.001-0.1g/mL。

3.权利要求1或2所述方法制得的改性木质素/石墨烯复合量子点。

4.权利要求3所述改性木质素/石墨烯复合量子点在制备荧光探针中的应用。

5.权利要求4所述荧光探针在检测水体中Ag⁺的应用。

6.权利要求5所述荧光探针在细胞成像中的应用。