CN109825284B - 一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乙二胺‑β‑环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：向含硫氨基酸溶液中加入锌源、锰源和硫源，调节pH为10~13，搅拌，陈化，离心，洗涤，吹干，干燥得含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点；将含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点分散于溶剂中，活化得量子点溶液；S2：乙二胺‑β‑环糊精溶解后，加入量子点溶液，搅拌，加入无水乙醇，过滤，洗涤，真空干燥即得所述乙二胺‑β‑环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点。本发明提供的制备方法工艺简单；制备得到的乙二胺‑β‑环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点可实现对布洛芬的手性识别，和大大拓展量子点在药物手性识别中的应用。

Description

一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点及其制备方法 和应用

技术领域

本发明属于分析化学检测领域技术，具体涉及一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点及其制备方法和应用。

背景技术

量子点是一种新型的纳米材料，具有吸收光谱宽、发射光谱窄且对称、发射波长可控、不易发生光漂白、量子产率高、斯托克斯位移大等优点，是一种非常理想的荧光材料。基于其优良的光电特性，量子点在众多领域中得到了深入的研究和应用，如生物领域(细胞成像以及动物活体成像)、分析领域(检测金属和非金属离子、小分子化合物等)、能源领域(量子点敏化太阳能电池等)和光电器件等等。

布洛芬作为重要的PPCPs(药物及个人护理品)类药物，因其良好的抗炎止痛作用而在临床中被大量使用。但布洛芬及其代谢产物在环境中具有较长的半衰期和生物积累性，难以挥发或被吸附，因此已成为潜在的环境污染源之一。传统的PPCPs去除方法有微生物降解法、膜处理法和高级氧化法等，检测方法有气相色谱法和高效液相色谱法等，这些方法虽然具有检测效果准确、灵敏度高等优势，但大多需要对样品进行复杂的预处理过程，耗时耗力。同时布洛芬具有手性，不同构型的布洛芬的药效不同，性质也不同。需要建立一种特定的分析方法来区别不同构型。

因此，开发一种工艺简单的检测不同构型的布洛芬的方法具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中布洛芬的的检测方法需要对样品进行复杂的预处理过程，耗时耗力的缺陷和不足，提供一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点的制备方法。本发明提供的制备方法将乙二胺-β-环糊精通过酰胺键修饰在Mn掺杂ZnS量子点上，工艺简单；将其用于手性布洛芬的手性识别，其中S型布洛芬会与该量子点发生反应，产生荧光猝灭，而R型布洛芬不会与量子点发生反应，荧光不会发生变化，从而实现对布洛芬的手性识别，和大大拓展量子点在药物手性识别中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点。

本发明的另一目的在于上述乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点在手性药物布洛芬的手性识别检测中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点的制备方法，包括如下步骤：

S1：向含硫氨基酸溶液中加入锌源、锰源和硫源，调节pH为10～13，搅拌，陈化，离心，洗涤，吹干，干燥得含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点；将含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点分散于溶剂中，活化得量子点溶液；

S2：乙二胺-β-环糊精溶解后，加入量子点溶液，搅拌，过滤，洗涤，真空干燥即得所述乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点。

本发明首先乙二胺-β-环糊精通过酰胺键修饰在Mn掺杂ZnS量子点上，和其他量子点的环糊精功能化的方法相比，步骤简单。再将其用于手性布洛芬的手性识别，其中S型布洛芬会与该量子点发生反应，产生荧光猝灭，而R型布洛芬不会与量子点发生反应，荧光不会发生变化，从而实现对布洛芬的手性识别。本发明将大大拓展量子点在药物手性识别中的应用。

本领域中常规的锌源、锰源和硫源均可用于本发明中。

优选地，S1中所述锌源为醋酸锌，所述锰源为醋酸锰；所述硫源为硫化钠。

优选地，S1中所述锌源、锰源和硫源中的锌元素、锰元素和硫元素的摩尔比为1:1～3:1～3。

优选地，S1中所述锌源中的锌元素与含硫氨基酸的摩尔比为1:1～3。

优选地，S1中所述溶剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺的混合液。

优选地，S2中所述乙二胺-β-环糊精和含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点的摩尔比为1:1～3。

优选地，S2中所述含硫氨基酸为半胱氨酸、胱氨酸或蛋氨酸中的一种或几种。

现有技术中制备的乙二胺-β-环糊精均可用于本发明中。

本发明在此也提供一种乙二胺-β-环糊精的制备方法。

优选地，S2中所述乙二胺-β-环糊精通过如下方法制备得到：

S201：将β-环糊精和对甲苯磺酰氯反应得6-OTs-β-CD；

S202：将6-OTs-β-CD溶于乙二胺，于70～90℃下反应，减压蒸馏去除乙二胺，提纯得乙二胺-β-环糊精。

优选地，S201中所述β-环糊精和对甲苯磺酰氯的摩尔比为1:1～3。

优选地，S201的具体过程为：将β-环糊精和对甲苯磺酰氯溶于水，搅拌活化；加入NaOH溶液继续搅拌，过滤除去不溶物，收集滤液；调节滤液pH为7-9冷藏，沉淀过滤得白色不溶固体，洗涤，重结晶，真空干燥即所述6-OTs-β-CD。

优选地，S202中所述提纯的过程为：将减压蒸馏后的反应液滴加到搅拌状态下的丙酮中，收集沉淀。

可利用TLC法确定产物只有乙二胺-β-CD，其中，TLC的展开剂为乙酸乙酯:异丙醇:浓氨水:水＝7:7:5:4。

一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点，通过上述制备方法制备得到。

上述乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点在手性药物布洛芬的手性识别检测中的应用也在本发明的保护范围内。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的制备方法将乙二胺-β-环糊精通过酰胺键修饰在Mn掺杂ZnS量子点上，工艺简单；将其用于手性布洛芬的手性识别，其中S型布洛芬会与该量子点发生反应，产生荧光猝灭，而R型布洛芬不会与量子点发生反应，荧光不会发生变化，从而实现对布洛芬的手性识别，和大大拓展量子点在药物手性识别中的应用。

附图说明

图1为制备乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点的技术路线；

图2为乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点的检测原理图；

图3为实施例1提供的乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点的透射电镜图；

图4为实施例1提供的乙二胺-β-环糊精修饰前后Mn掺杂ZnS量子点用于S型布洛芬的检测；

图5为实施例1提供的乙二胺-β-环糊精修饰前后Mn掺杂ZnS量子点用于混合型布洛芬的检测。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点，其制备方法如下(如图1)。

第一步，将26mmolβ-环糊精和41mmol对甲苯磺酰氯加入到720mL去离子水中，搅拌活化3h；加入2.5mol/L的NaOH溶液120mL，继续搅拌30min，过滤除去不溶物，收集滤液；滤液中加入NH₄Cl(调节pH到8)，放入冰箱12h；过滤得白色不溶固体，用去离子水洗涤三次后，水重结晶，得亮白色晶体；50℃真空干燥烘干，得白色粉末状的6-OTs-β-CD。

第二步，称取2.3mmol 6-OTs-β-CD溶于20mL经干燥处理的乙二胺中，抽真空，搅拌溶解后升温至80℃，反应4h；减压蒸除溶剂，将剩余反应液逐滴加入到搅拌状态下的丙酮中，产生白色沉淀，收集沉淀并加少量水溶解，将水溶液同样缓慢滴入搅拌状态下的丙酮中，收集沉淀得到较纯产物，重复上述操作直到可以用TLC法确定产物只有乙二胺-β-CD时，表示得到较纯的产物，40℃真空干燥7h。(TLC的展开剂为乙酸乙酯：异丙醇：浓氨水：水＝7:7:5:4)。

第三步，将20mL 0.2mol/LL-半胱氨酸溶液加入到三口烧瓶中，依次加入5mL0.2mol/L的醋酸锌溶液，1.5mL 0.02mol/L的醋酸锰溶液，搅拌反应15min；用2mol/L氢氧化钠调pH到11，抽真空；均匀加入0.3mol/L的硫化钠5mL，加入结束后，室温搅拌30min。50℃在空气中陈化2h；冷却至室温，加入等体积无水乙醇，静置10min；离心，用无水乙醇洗涤，重复3次；氮吹仪吹干，50℃真空干燥12h。

第四步，将6mL 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(5mg/mL)和4mLN-羟基丁二酰亚胺(5mg/mL)加入到量子点溶液中，搅拌活化30min；167mmol乙二胺-β-CD溶于10mL 0.1mol/L PBS缓冲溶液中，加入到量子点溶液搅拌4h；加入无水乙醇产生沉淀，洗涤三次，真空干燥(如图3)。

实施例2

本实施例提供一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点，其制备方法如下。

第一步，将26mmolβ-环糊精和41mmol对甲苯磺酰氯加入到720mL去离子水中，搅拌活化3h；加入2.5mol/L的NaOH溶液120mL，继续搅拌30min，过滤除去不溶物，收集滤液；滤液中加入NH4Cl(调节pH至8)，放入冰箱12h；过滤得白色不溶固体，用去离子水洗涤三次后，水重结晶，得亮白色晶体；50℃真空干燥烘干，得白色粉末状的6-OTs-β-环糊精。

第二步，称取2.3mmol 6-OTs-β-环糊精溶于20mL经干燥处理的乙二胺中，抽真空，搅拌溶解后升温至80℃，反应4h；减压蒸除溶剂，将剩余反应液逐滴加入到搅拌状态下的丙酮中，产生白色沉淀，收集沉淀并加少量水溶解，将水溶液同样缓慢滴入搅拌状态下的丙酮中，收集沉淀得到较纯产物，重复上述操作直到可以用TLC法确定产物只有乙二胺-β-环糊精时，表示得到较纯的产物，40℃真空干燥7h。(TLC的展开剂为乙酸乙酯：异丙醇：浓氨水：水＝7:7:5:4)。

第三步，将20mL 0.2mol/LL-半胱氨酸溶液加入到三口烧瓶中，依次加入5mL0.2mol/L的醋酸锌溶液，1.5mL 0.02mol/L的醋酸锰溶液，搅拌反应15min；用2mol/L氢氧化钠调pH到11，抽真空；缓慢均匀加入0.3mol/L的硫化钠溶液5mL后，室温搅拌30min。50℃在空气中陈化2h，冷却至室温，加入等体积无水乙醇，静置10min。离心，用无水乙醇洗涤，重复3次。氮吹仪吹干，50℃真空干燥12h。

第四步，将6mL 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(5mg/mL)和4mL N-羟基丁二酰亚胺(5mg/mL)加入到量子点溶液中，搅拌活化30min；167mmol mg乙二胺-β-环糊精溶于10mL 0.1mol/LPBS缓冲溶液中，加入到量子点溶液搅拌5h；加入无水乙醇产生沉淀，离心，洗涤三次，真空干燥。

实施例3

本实施例提供一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点，其制备方法如下。

第一步，将20mmolβ-环糊精和36mmol对甲苯磺酰氯加入到720mL去离子水中，搅拌活化3h；加入2.5mol/L的NaOH溶液120mL，继续搅拌30min，过滤除去不溶物，收集滤液；滤液中加入NH₄Cl(调节pH到8)，放入冰箱12h；过滤得白色不溶固体，用去离子水洗涤三次后，水重结晶，得亮白色晶体；50℃真空干燥烘干，得白色粉末状的6-OTs-β-CD。

第二步，称取1.5mmol 6-OTs-β-CD溶于10mL经干燥处理的乙二胺中，抽真空，搅拌溶解后升温至80℃，反应4h；减压蒸除溶剂，将剩余反应液逐滴加入到搅拌状态下的丙酮中，产生白色沉淀，收集沉淀并加少量水溶解，将水溶液同样缓慢滴入搅拌状态下的丙酮中，收集沉淀得到较纯产物，重复上述操作直到可以用TLC法确定产物只有乙二胺-β-CD时，表示得到较纯的产物，40℃真空干燥7h。(TLC的展开剂为乙酸乙酯：异丙醇：浓氨水：水＝7:7:5:4)。

第三步，将20mL 0.2mol/L胱氨酸加入到三口烧瓶中，依次加入5mL 0.2mol/L的醋酸锌溶液，1.5mL 0.02mol/L的醋酸锰溶液，搅拌反应15min；用2mol/L氢氧化钠调pH到11，抽真空；均匀加入0.3mol/L的硫化钠5mL，加入结束后，室温搅拌30min。50℃在空气中陈化2h；冷却至室温，加入等体积无水乙醇，静置10min；离心，用无水乙醇洗涤，重复3次；氮吹仪吹干，50℃真空干燥12h。

第四步，将6mL 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(5mg/mL)和4mL N-羟基丁二酰亚胺(5mg/mL)加入到量子点溶液中，搅拌活化30min；167mmol乙二胺-β-CD溶于10mL 0.1mol/LPBS缓冲溶液中，加入到量子点溶液搅拌4h；加入无水乙醇产生沉淀，洗涤三次，真空干燥。

实施例4

本实施例提供一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点，其制备方法如下。

第一步，将26mmolβ-环糊精和41mmol对甲苯磺酰氯加入到720mL去离子水中，搅拌活化3h；加入2.5mol/L的NaOH溶液120mL，继续搅拌30min，过滤除去不溶物，收集滤液；滤液中加入NH₄Cl(调节pH到8)，放入冰箱12h；过滤得白色不溶固体，用去离子水洗涤三次后，水重结晶，得亮白色晶体；50℃真空干燥烘干，得白色粉末状的6-OTs-β-CD。

第二步，称取2.3mmol 6-OTs-β-CD溶于20mL经干燥处理的乙二胺中，抽真空，搅拌溶解后升温至80℃，反应4h；减压蒸除溶剂，将剩余反应液逐滴加入到搅拌状态下的丙酮中，产生白色沉淀，收集沉淀并加少量水溶解，将水溶液同样缓慢滴入搅拌状态下的丙酮中，收集沉淀得到较纯产物，重复上述操作直到可以用TLC法确定产物只有乙二胺-β-CD时，表示得到较纯的产物，40℃真空干燥7h。(TLC的展开剂为乙酸乙酯：异丙醇：浓氨水：水＝7:7:5:4)。

第三步，将20mL 0.4mol/LL-蛋氨酸加入到三口烧瓶中，依次加入15mL0.2mol/L的醋酸锌溶液，4.5mL 0.02mol/L的醋酸锰溶液，搅拌反应15min；用2mol/L氢氧化钠调pH到11，抽真空；均匀加入0.3mol/L的硫化钠15mL，加入结束后，室温搅拌30min。50℃在空气中陈化2h；冷却至室温，加入等体积无水乙醇，静置10min；离心，用无水乙醇洗涤，重复3次；氮吹仪吹干，50℃真空干燥12h。

第四步，将6mL 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(5mg/mL)和4mL N-羟基丁二酰亚胺(5mg/mL)加入到量子点溶液中，搅拌活化30min；501mmol乙二胺-β-CD溶于10mL 0.1mol/LPBS缓冲溶液中，加入到量子点溶液搅拌4h；加入无水乙醇产生沉淀，洗涤三次，真空干燥。

本发明提供一种利用乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点对布洛芬进行荧光分析检测方法(检测原理如图2)，该检测方法的建立按如下方式进行：将适量量子点荧光溶液和已知浓度的一系列目标物浓度溶液加入到10mL容量瓶中，室温下超声30min后置于40℃水浴中12h。用分子荧光光度计测量系统检测溶液的荧光强度。根据Stern-Volmerequation(F₀/F＝1+K_sv[c])以浓度[c]为横坐标，相对荧光强度(F₀/F)为纵坐标绘制荧光响应曲线。选择S型和R型的混合物的布洛芬溶液，评价其手性识别能力。

试验例1

本试验例首先考察了pH值和温度对荧光强度的影响，然后选择对荧光强度影响较小的量子点本身pH值的溶液做荧光测试实验。将乙二胺-β-环糊精通过酰胺键修饰在Mn掺杂ZnS量子点配制成0.1g/L的水溶液，S型-布洛芬配制成ng/L的乙醇溶液，取3mol/L的量子点溶液和1mLS型布洛芬溶液到10mL容量瓶中，用去离子水定容，把测试液超声30min后40℃水浴12h，然后用荧光分光光度计检测溶液的荧光强度(图4)，根据Stern-Volmer equation(F₀/F＝1+Ksv[c])以浓度[c]为横坐标，相对荧光强度(Fo/F)为纵坐标绘制荧光响应曲线，获得相关系数为0.9878的直线，随着S型布洛芬浓度的升高，荧光强度减弱。结果表明，量子点荧光溶液具有很好的光学检测S型布洛芬的能力。

试验例2

将实施例1提供的乙二胺-β-环糊精通过酰胺键修饰在Mn掺杂ZnS量子点材料配制成0.1g/L的水溶液，将S型和R型的混合物-布洛芬配制成0-100ng/L的乙醇溶液。取3mL的量子点溶液和1mLS型和R型的混合物-布洛芬溶液到10mL容量瓶中，定容，把测试液超声30min后40℃水浴12h，然后用荧光分光光度计检测溶液的荧光强度(图5)。对S型和混合型的布洛芬的荧光检测的校正曲线的斜率为0.0064和0.0039，如表1，S型布洛芬猝灭曲线的的斜率明显比混合物的响应曲线的斜率大说明量子点对S型布洛芬具有特异性识别能力。结果表明，本发明制备的乙二胺-β-环糊精修饰量子点对S型布洛芬有明显的专一识别性，猝灭效果高于S型和R型的混合物布洛芬。

表1 S型和R型的混合物布洛芬和S型布洛芬检测线性分析

表2列出了文献报道的其他检测布洛芬的方法与本研究的比较。本研究方法将样品前处理与检测过程合二为一，有效减少了分析检测的时间，同时，荧光检测方法的灵敏度和精密度与其他方法相当或高于其他方法，因此本研究方法适于检测样品中的S型布洛芬。

表2布洛芬其他检测方法与本方法的比较

1.其中，文献[1]为：J.M.Padro,J.Osorio-Grisales,J.A.Arancibia,A.C.Olivieri,C.B.Castells,Enantiomeric analysis of overlapped chromatographicprofiles in the presence of interferences.Determination of ibuprofen in apharmaceutical formulation containing homatropine,Journal of ChromatographyA，2016,1467:255-260.

2.文献[2]为：N.Nakov,R.Petkovska,L.Ugrinova,Z.Kavrakovski,A.Dimitrovska,D.Svinarov,Critical development by design of a rugged HPLC-MS/MS method for direct determination of ibuprofen enantiomers in human plasma,Journal of Chromatography B,2015,992:67-75.

3.文献[3]为：S.Weigel,Kallenborn,R.,Hühnerfuss,H.,2004.Simultaneoussolid-phaseextrac-tion of acidic,neutral and basic pharmaceuticals fromaqueous samples at ambient(neutral)pH and their determination by gaschromatography-mass spectrometry.J.Chromatogr.A,1023:183-195.

4.文献[4]为：

High performance capillaryelectrophoresis method for determination of ibuprofenen antiomers in humanserum and urine.Anal.Chim.Acta.,2005,540:95-102.

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于手性药物布洛芬的手性识别检测的乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：向含硫氨基酸溶液中加入锌源、锰源和硫源，调节pH为10～13，搅拌，陈化，离心，洗涤，吹干，干燥得含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点；将-含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点分散，活化得量子点溶液；

S2：乙二胺-β-环糊精溶解后，加入量子点溶液和溶剂，搅拌，过滤，洗涤，真空干燥即得所述乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述锌源为醋酸锌，所述锰源为醋酸锰；所述硫源为硫化钠。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述锌源、锰源和硫源中的锌元素、锰元素和硫元素的摩尔比为1:1～3:1～3。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述锌源中的锌元素与含硫氨基酸的摩尔比为1:1～3。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述乙二胺-β-环糊精和含硫氨基酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点的摩尔比为1:1～3。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述含硫氨基酸为半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述乙二胺-β-环糊精通过如下方法制备得到：

S201：将β-环糊精和对甲苯磺酰氯反应得6-OTs-β-CD；

S202：将6-OTs-β-CD溶于乙二胺，于70～90℃下反应，减压蒸馏去除乙二胺，提纯得乙二胺-β-环糊精。

8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，S201中所述β-环糊精和对甲苯磺酰氯的摩尔比为1:1～3。

9.一种乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点，其特征在于，通过权利要求1～8任一所述制备方法制备得到。

10.权利要求9所述乙二胺-β-环糊精修饰的Mn掺杂ZnS量子点在手性药物布洛芬的手性识别检测中的应用。

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