CN109738399B - 一种可视化纸传感检测多巴胺的方法 - Google Patents
一种可视化纸传感检测多巴胺的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种可视化纸传感检测多巴胺的方法，属于纳米材料制备及化学分析检测技术领域。基于CdTe量子点纸传感基底，通过不同浓度的多巴胺和纳米卟啉与CdTe量子点纸传感基底反应显示不同的颜色，来检测不同浓度的多巴胺，本发明方法具有制备简单、可快速现场检测、成本低、响应速度快、灵敏度和选择性高的特点，而且CdTe量子点纸传感基底对多巴胺具有特异性反应，可用于复杂基质试样中多巴胺的检测。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备及化学分析检测技术领域，具体涉及一种纳米卟啉可控制备及一种基于CdTe量子点纸传感检测多巴胺的方法。
背景技术
多巴胺是中枢和外周神经系统最重要的神经递质之一，其浓度紊乱与一系列神经疾病如帕金森病和阿尔茨海默氏病有关。因此，检测多巴胺的简单方法的开发具有显着的重要性，最好是低成本和高灵敏度。到目前为止，已有多种分析方法，包括电化学，化学发光，高效液相色谱，毛细管电泳和光谱学方法在内的许多优秀方法已成功应用于多巴胺测定。然而，它们大多需要昂贵的设备和复杂的操作。且只能由训练有素的专业人员操作，不方便进行现场检测。比色分析显示了解决有关问题的巨大前景，具有理论和技术上的简单性。因此，我们需要一种高效、简便、可靠、快捷的手段检测多巴胺。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种制备简单、反应条件温和的纳米卟啉制备方法；目的之二是提供一种基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，不仅能快速、高灵敏度地检测多巴胺，而且能够实现免仪器现场即时检测。
为实现上述目的，本发明一种可视化纸传感检测多巴胺的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)CdTe量子点的合成
将二氯化镉和N-乙酰-L-半胱氨酸溶于纯水中混合均匀，然后依次加入亚碲酸钠溶液、硼氢化钠溶液，最后在的烘箱中反应后得到发荧光的CdTe量子点；
(2)四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的合成
将四-(4-吡啶基)锌卟啉即卟啉溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，得到四-(4-吡啶基)锌卟啉N,N-二甲基甲酰胺溶液，向十二烷基三甲基溴化铵水溶液中加入四-(4-吡啶基)锌卟啉N,N-二甲基甲酰胺溶液，微波处理5-8min，优选微波功率700W-800W，得到四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体即纳米卟啉；
(3)CdTe量子点纸传感装置基底的制备
将CdTe量子点滴加在滤纸圆片纸装置上，纸装置上的滤纸圆片吸收固定CdTe量子点后即得CdTe量子点纸传感装置基底；
(4)制作多巴胺标准比色卡
分别配制不同浓度的多巴胺和四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体的混合溶液，将混合溶液依次滴加在CdTe量子点纸传感装置基底上，在紫外暗箱中观察，混合溶液中不同浓度多巴胺与CdTe量子点纸传感基底反应产生不同的颜色，对每个CdTe量子点纸传感基底进行拍照，整理得到多巴胺标准比色卡；
(5)检测待测试样中的多巴胺浓度
将待测多巴胺试样和四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体制成混合溶液滴加在CdTe量子点纸传感基底上，CdTe量子点纸传感基底对试样有颜色响应，对照步骤(4)得到的多巴胺标准比色结果得出试样中多巴胺的浓度。
作为优选方案，所述步骤(1)中将二氯化镉和N-乙酰-L-半胱氨酸的混合溶液pH调为8.5～9.1，烘箱温度控制为180～210℃，得到发射波长为625～635nm、发红色荧光的CdTe量子点。
作为优选方案，所述步骤(4)和步骤(5)混合溶液中四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体的浓度相同，且为15～16μM。
作为优选方案，所述步骤(4)中混合溶液中多巴胺的浓度分别为1nM-1000nM中的梯度浓度，混合溶液中四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体即纳米卟啉的浓度15.28μM，进一步优选多巴胺的浓度分别依次为1000nM自组装体、500nM自组装体、100nM自组装体、50nM自组装体、10nM自组装体、1nM多巴胺自组装体。
作为优选方案，所述步骤(4)中，将不同浓度多巴胺与CdTe量子点纸传感基底反应产生不同颜色的照片导入图形处理软件提取图片中的彩色数值，利用彩色数值模拟出多巴胺标准比色结果。
作为优选方案，所述步骤(1)中，N-乙酰-L-半胱氨酸、二氯化镉、亚碲酸钠的物质的量的比为：1.2:1:0.2～1.25:1.05:0.25作为优选方案，所述步骤(2)中，四-(4-吡啶基)锌卟啉与十二烷基三甲基溴化铵物质的量比为1:10.5～1:15。
作为优选方案，所述步骤(3)中，CdTe量子点浓度为1.95～2.1μmol/L。
作为优选方案，所述步骤(3)中，所述步骤(2)中，CdTe量子点滴加量为8～12uL，滤纸圆片纸装置为直径为4～7mm的圆形滤纸，将滴加了CdTe量子点的纸传感基底置于35～39℃的烘箱中，烘5～8分钟。
作为优选方案，所述四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体中纳米卟啉粒径为40～60nm的纳米棒。
本发明的方法或CdTe量子点纸芯片基底可以检测多巴胺在纯水中及在人血浆、茶叶水、细胞培养液复杂基质中的浓度。
本发明的优点在于：与现有多巴胺检测方法相比，本发明基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法具有制备简单、可快速现场检测、成本低、响应速度快、灵敏度和选择性高的特点，而且CdTe量子点纸传感基底对多巴胺具有特异性反应，可用于复杂基质试样中多巴胺的检测。
附图说明
图1为本发明基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的机理示意图；其中图1中的纸上检测对应的图片为象征性的示意，图片中的文字不是确定的内容；
图2为本发明可视化纸传感纳米卟啉荧光传感器中的四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体溶液的紫外可见光光谱，横坐标为波长，纵坐标为吸光度；
图3为本发明可视化纸传感纳米卟啉荧光传感器中的四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体溶液的透射式电子显微镜图片，其为纳米棒；
图4为本发明CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的可行性试验图；A为固定有CdTe量子点纸传感基底的颜色为深玫红色；B为向CdTe量子点纸传感基底加入四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉后颜色反应图为蓝色；C为向CdTe量子点纸传感基底加入多巴胺和四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉混合溶液后颜色反应图为浅玫红色；
图5为本发明制备多巴胺的标准比色结果图，A～F依次对应1nM、10nM、50nM、100nM、500nM、1000nM多巴胺产生的颜色；a～f为图A～F的提取彩色数值得到多巴胺的标准比色卡；a的颜色为蓝色、b的颜色为深紫色、c的颜色为紫色、d的颜色为紫红色、e的颜色为浅玫红色、f的颜色为玫红色。
图6为基于CdTe量子点纸传感基底在人血浆复杂基质水溶液中检测多巴胺的比色结果图；A的颜色为蓝紫色、B的颜色为浅蓝紫色、C的颜色为紫红色、D的颜色为浅紫红色、E的颜色为浅玫红色、F的颜色为玫红色。
图7为基于CdTe量子点纸传感基底在都匀毛尖茶叶复杂基质水溶液中检测多巴胺的比色结果图；A的颜色为蓝色、B的颜色为蓝紫色、C的颜色为紫色、D的颜色为紫红色、E的颜色为淡紫红色、F的颜色为浅玫红色。
图8为基于CdTe量子点纸传感基底在细胞培养液复杂基质水溶液中检测多巴胺的比色结果图。A的颜色为蓝紫色、B的颜色为浅蓝紫色、C的颜色为紫红色、D的颜色为浅紫红色、E的颜色为浅玫红色、F的颜色为玫红色。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
为解决现有检测多巴胺技术中存在仪器操作复杂，分析时间长的问题，本发明提供一种基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，具体地说，本发明利用多巴胺和四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液能使CdTe量子点荧光颜色发生变化的原理，制备不同浓度多巴胺的标准比色结果，通过与标准比色结果进行对照颜色判断待测多巴胺的浓度。以下将通过具体的实施例来对本发明的利用自组装卟啉检测多巴胺的方法的优选方式进行详细地说明。
实施例1
基于CdTe量子点纸传感基底检测纯水中多巴胺的方法，包括步骤：
(1)CdTe量子点的合成；
(1)CdTe量子点的合成
将二氯化镉(0.098g)和N-乙酰-L-半胱氨酸(0.082g)溶于40mL超纯水中，在常温、常压下搅拌15分钟后用氢氧化钠溶液将溶液pH调为8.85，然后充氮气冰浴搅拌20分钟，加入亚碲酸钠(0.0225g，2.5mM)，搅拌15分钟；再加入硼氢化钠(0.0113g)，搅拌15分钟，最后将此溶液放入反应釜中，在200℃的烘箱中反应50分钟，冷却至室温后得到发射波长为630nm、发红色光、浓度为8.032×10-6mol·L-1的CdTe量子点。
(2)四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的合成
称量0.0076g四-(4-吡啶基)锌卟啉固体粉末溶于8mLN,N-二甲基甲酰胺溶液中，得到浓度为1.39×10-3mol·L-1四-(4-吡啶基)锌卟啉N,N-二甲基甲酰胺溶液。将十二烷基三甲基溴化(0.555g)溶于90mL水溶液中，加入1mL四-(4-吡啶基)锌卟啉N,N-二甲基甲酰胺溶液，高火微波6min。得到1.5275×10-5mol·L-1四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体溶液，如图2所示，其透射电子显微镜表征显示为粒径40～60nm的纳米棒。
(3)CdTe量子点纸传感基底的制备
用移液枪吸取10μL CdTe量子点(2μM)分别滴加在3个直径为6mm的圆形滤纸上制成3个CdTe量子点纸传感基底，将3个纸传感基底放置37℃烘箱烘5分钟左右至微微干，在365nm紫外暗箱中观察纸传感基底呈玫红色，拍照。
(4)制作纯多巴胺溶液标准比色卡
配制溶液1：1nM多巴胺和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液2：10nM多巴胺和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液3：50nM多巴胺和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液4：100nM多巴胺和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液5：500nM多巴胺和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液6：1000nM多巴胺和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
用移液枪吸取10μL上述溶液1至6分别滴加在CdTe量子点纸传感基底上，紫外暗箱中观察有不同的颜色变化，在365nm紫外暗箱中拍照并保存图片，将图片导入PhotoShop软件提取图片上的彩色数值RGB值，并用该数值模拟出彩色圆点得到多巴胺标准比色卡。
结合图5所示多巴胺标准比色卡，图5中A～F依次对应1nM、10nM、50nM、100nM、500nM、1000nM多巴胺产生的颜色，A～F颜色依次为蓝色、深紫色、紫色、紫红色、浅玫红色、玫红色。
结合图1和图4所示，从图1可以看出四-(4-吡啶基)锌卟啉可猝灭CdTe量子点荧光，多巴胺和四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉的混合溶液能使CdTe量子点荧光颜色发生变化的原理。如图4中A为固定有CdTe量子点的纸传感基底颜色；如图4中B，向纸传感基底加入四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉后CdTe量子点的荧光猝灭由玫红色变为蓝色，如图4中C，向纸传感基底加入多巴胺和四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉混合溶液，由蓝色变为玫红色，而且随着混合溶液中多巴胺的浓度不同，纸传感基底的颜色也发生变化，如图5所示，混合溶液中多巴胺的浓度由1nM增加到1000nM，纸传感基底的颜色由蓝色变为紫红色，再变为浅玫红色，最后变为玫红色，达到纸上可视化检测多巴胺的效果。
实施例2
基于CdTe量子点纸传感基底检测人血浆试样中多巴胺的方法，包括步骤：
(1)CdTe量子点的合成；
采用实施例1中步骤(1)的方法合成CdTe量子点
(2)四-(4-吡啶基)锌自组装卟啉的合成
采用实施例1中步骤(2)的方法合成四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉溶液。
(3)CdTe量子点纸传感基底的制备
采用实施例1中步骤(3)的方法制备CdTe纸传感器基底。
(4)人血浆试样溶液的配制
将人血浆离心取上清液稀释500倍作为溶剂配制不同浓度多巴胺
(5)制作人血浆试样中多巴胺标准比色卡
配制溶液1：1nM多巴胺人血浆试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液2：10nM多巴胺人血浆试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液3：50nM多巴胺人血浆试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液4：100nM多巴胺人血浆试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液5：500nM多巴胺人血浆试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液6：1000nM多巴胺人血浆试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
用移液枪吸取10μL上述溶液1至6分别滴加在CdTe量子点纸传感基底上，紫外暗箱中观察有不同的颜色变化，在365nm紫外暗箱中拍照并保存图片，将图片导入PhotoShop软件提取图片上的彩色数值RGB值，并用该数值模拟出彩色圆点得到多巴胺标准比色卡。
实施例3
基于CdTe量子点纸传感基底检测都匀毛尖茶叶水试样中多巴胺的方法，包括步骤：
(1)CdTe量子点的合成；
采用实施例1中步骤(1)的方法合成CdTe量子点
(2)四-(4-吡啶基)锌自组装卟啉的合成
采用实施例1中步骤(2)的方法合成四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉溶液。
(3)CdTe量子点纸传感基底的制备
采用实施例1中步骤(3)的方法制备CdTe纸传感器基底。
(4)多巴胺都匀毛尖茶叶水试样溶液的配制
称取81mg都匀毛尖茶叶加9mL超纯水在80℃泡10min，将滤液稀释200倍既茶叶水浓度为45mg·L-1作为溶剂配制不同浓度多巴胺
(5)制作茶叶水中多巴胺标准比色卡
配制溶液1：1nM多巴胺都匀毛尖茶叶水试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液2：10nM多巴胺都匀毛尖茶叶水试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液3：50nM多巴胺都匀毛尖茶叶水试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液4：100nM多巴胺都匀毛尖茶叶水试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液5：500nM多巴胺都匀毛尖茶叶水试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
溶液6：1000nM多巴胺都匀毛尖茶叶水试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的混合溶液；
用移液枪吸取10μL上述溶液1至6分别滴加在CdTe量子点纸传感基底上，紫外暗箱中观察有不同的颜色变化，在365nm紫外暗箱中拍照并保存图片，将图片导入PhotoShop软件提取图片上的彩色数值RGB值，并用该数值模拟出彩色圆点得到多巴胺标准比色卡。
实施例4
基于CdTe量子点纸传感基底检测细胞培养液试样中多巴胺的方法，包括步骤：
(1)CdTe量子点的合成；
采用实施例1中步骤(1)的方法合成CdTe量子点
(2)四-(4-吡啶基)锌自组装卟啉的合成
采用实施例1中步骤(2)的方法合成四-(4-吡啶基)锌纳米卟啉溶液。
(3)CdTe量子点纸传感基底的制备
采用实施例1中步骤(3)的方法制备CdTe纸传感器基底。
(4)细胞培养液试样溶液的配制
将细胞培养液离心取上清液稀释100倍作为溶剂配制不同浓度多巴胺
(5)制作细胞培养液中多巴胺标准比色卡
配制溶液1：1nM多巴胺细胞培养液试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体的；
溶液2：10nM多巴胺细胞培养液试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体；
溶液3：50nM多巴胺细胞培养液试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体；
溶液4：100nM多巴胺细胞培养液试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体；
溶液5：500nM多巴胺细胞培养液试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体；
溶液6：1000nM多巴胺细胞培养液试样和15.28μM四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体；
用移液枪吸取10μL上述溶液1至6分别滴加在CdTe量子点纸传感基底上，紫外暗箱中观察有不同的颜色变化，在365nm紫外暗箱中拍照并保存图片，将图片导入PhotoShop软件提取图片上的彩色数值RGB值，并用该数值模拟出彩色圆点得到多巴胺标准比色结果。
实施例1～4列举了基于CdTe量子点纸芯片基底检测多巴胺纯样品及在人血浆、茶叶水、细胞培养液复杂基质中多巴胺的方法。
以上所述实施例仅表达了本发明的4种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)CdTe量子点的合成
将二氯化镉和N-乙酰-L-半胱氨酸溶于纯水中混合均匀，然后依次加入亚碲酸钠溶液、硼氢化钠溶液，最后在的烘箱中反应后得到发荧光的CdTe量子点；
(2)四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体的合成
将四-(4-吡啶基)锌卟啉即卟啉溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，得到四-(4-吡啶基)锌卟啉N,N-二甲基甲酰胺溶液，向十二烷基三甲基溴化铵水溶液中加入四-(4-吡啶基)锌卟啉N,N-二甲基甲酰胺溶液，微波处理5-8min，得到四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体即纳米卟啉；
(3)CdTe量子点纸传感装置基底的制备
将CdTe量子点滴加在滤纸圆片纸装置上，纸装置上的滤纸圆片吸收固定CdTe量子点后即得CdTe量子点纸传感装置基底；
(4)制作多巴胺标准比色卡
分别配制不同浓度的多巴胺和四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体的混合溶液，将混合溶液依次滴加在CdTe量子点纸传感装置基底上，在紫外暗箱中观察，混合溶液中不同浓度多巴胺与CdTe量子点纸传感基底反应产生不同的颜色，对每个CdTe量子点纸传感基底进行拍照，整理得到多巴胺标准比色卡；
(5)检测待测试样中的多巴胺浓度
将待测多巴胺试样和四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体制成混合溶液滴加在CdTe量子点纸传感基底上，CdTe量子点纸传感基底对试样有颜色响应，对照步骤(4)得到的多巴胺标准比色结果得出试样中多巴胺的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述步骤(1)中将二氯化镉和N-乙酰-L-半胱氨酸的混合溶液pH调为8.5～9.1，烘箱温度控制为180～210℃，得到发射波长为625～635nm、发红色荧光的CdTe量子点。
3.根据权利要求1或2所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述步骤(4)和步骤(5)混合溶液中四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体体的浓度相同，且为15～16μM；所述步骤(4)中混合溶液中多巴胺的浓度分别为1nM-1000nM中的梯度浓度。
4.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，步骤(4)混合溶液中四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装体即纳米卟啉的浓度15.28μM，多巴胺的浓度分别依次为1000nM自组装体、500nM自组装体、100nM自组装体、50nM自组装体、10nM自组装体、1nM多巴胺自组装体。
5.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将不同浓度多巴胺与纸传感基底反应产生不同颜色的照片导入图形处理软件提取图片中的彩色数值，利用彩色数值模拟出多巴胺标准比色卡。
6.根据权利要求2所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，N-乙酰-L-半胱氨酸、二氯化镉、亚碲酸钠的物质的量的比为：1.2:1:0.2～1.25:1.05:0.25；所述步骤(2)中，四-(4-吡啶基)锌卟啉与十二烷基三甲基溴化铵物质的量比为1:10.5～1:15。
7.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，CdTe量子点浓度为1.95～2.1μmol/L。
8.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述步骤(2)中，CdTe量子点滴加量为8～12uL，滤纸圆片纸装置为直径为4～7mm的圆形滤纸，将滴加了CdTe量子点的纸传感基底置于35～39℃的烘箱中，烘5～8分钟。
9.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，所述四-(4-吡啶基)锌卟啉自组装溶液中纳米卟啉粒径为40～60nm的纳米棒。
10.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，检测多巴胺在纯水中及在人血浆、茶叶水、细胞培养液任一复杂基质中的浓度。
11.根据权利要求1所述的基于CdTe量子点纸传感基底检测多巴胺的方法，其特征在于，步骤(2)微波处理的微波功率700W-800W。
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