CN110003887B - 一种分子印迹比率荧光探针的制备方法及利用其检测土霉素的方法 - Google Patents
一种分子印迹比率荧光探针的制备方法及利用其检测土霉素的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种分子印迹比率荧光探针的制备方法及利用其检测土霉素的方法,它涉及一种分子印迹比率荧光探针的制备方法及检测土霉素的方法。本发明的目的是解决比率荧光材料合成方法成本高及土霉素检测过程中易受环境干扰,检测时间长的问题。制备方法:一、制备碳量子点;二、制备介孔分子印迹聚合物;三、制备分子印迹比率荧光探针。检测土霉素的方法:一、制备分散液;二、确定猝灭常数Ksv;三、检测待测样品,按Stern‑Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu。优点:检测时间短,有良好的回收率和重现性,对土霉素类药物具有较高的选择性。本发明主要用于制备分子印迹比率荧光探针及检测土霉素。
Description
技术领域
本发明涉及一种分子印迹比率荧光探针的制备方法及检测土霉素的方法。
背景技术
土霉素是一种四环素类抗生素,有良好的抑菌杀菌作用。作为一种广谱抗生素,被广泛应用于水产养殖以及畜牧业中。但是,由于土霉素被广泛使用以致滥用,常常导致部分动物性食品、地下水以及生产废水中土霉素的含量超标。这类药物低浓度的残留在动物性食品中,导致各种细菌产生耐药性,严重威胁着人类健康。现有土霉素的检测方法主要为高效液相色谱法,此类方法设备成本高、预处理复杂、检测周期长。近年来,也有一些研究者采用荧光分析的方法检测土霉素。例如在公开的专利《一种荧光探针及其制备方法、牛奶中土霉素的检测方法》(申请号:201410764252.1)以及专利《荧光探针的制备方法及基于荧光探针的土霉素检测方法》(申请号:201610451659.8)都曾采用荧光分析的检测方法。但两种方法制备的荧光探针都为单一荧光体,抗干扰能力相对较低,并且制备荧光探针的原料都为化学试剂,成本比较昂贵。其中专利《一种荧光探针及其制备方法、牛奶中土霉素的检测方法》中样品检测时间相对较长(大于20min);而专利《荧光探针的制备方法及基于荧光探针的土霉素检测方法》的检测灵敏度低,定量下限为15μmol/L。
发明内容
本发明的目的是解决比率荧光材料合成方法成本高及土霉素检测过程中易受环境干扰,检测时间长的问题,而提供一种分子印迹比率荧光探针的制备方法及利用其检测土霉素的方法。
一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,具体按以下步骤制备的:
一、制备碳量子点:将百香果皮和尿素加入高纯水中,然后置于微波消解罐中,启动微波消解仪,反应时间设定为25min~35min,温度设定为180℃~220℃,反应完成后用一次性注射器和微孔过滤膜过滤,得到碳量子点溶液,将碳量子点溶液在温度为40℃~70℃下旋转蒸发除去溶剂,然后在温度为50℃~70℃下真空干燥20h~30h,得到碳量子点固体产物;步骤一中所述的尿素与百香果皮的质量比为1:(5~7);步骤一中所述的百香果皮与高纯水的质量比为1:(10~20);
二、制备介孔分子印迹聚合物:将土霉素放入容器中,再加入高纯水和十六烷基三甲基溴化铵,室温条件下磁力搅拌混合20min~30min,然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液,室温条件下磁力搅拌反应20h~30h,得到带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物,将带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物放在索氏提取装置中,加入索氏提取液,在温度为60℃~70℃下提取22h~26h,得到索氏提取产物,将索氏提取产物洗至中性,得到介孔分子印迹聚合物;步骤二中所述的高纯水的体积与土霉素的质量比为1mL:(3~5)mg;步骤二中所述的土霉素与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:(1~2);步骤二中所述的土霉素的质量与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1g:(2~3)mL;步骤二中所述的土霉素的质量与正硅酸乙酯的体积比为1g:(8~12)mL;步骤二中所述的土霉素的质量与浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液的体积比为1g:(1~3)mL;步骤二中带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物的质量与索氏提取液的体积比为1g:(70~120)mL;步骤二中所述的索氏提取液由乙醇和浓度为1.5mol/L~2.0mol/L的盐酸水溶液混合而成,且索氏提取液中浓度为1.5mol/L~2.0mol/L的盐酸水溶液与乙醇的体积比为1:(9~19);
三、制备分子印迹比率荧光探针:将碳量子点固体产物加入高纯水中,得到浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液,然后将浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液、浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液、浓度为5mmol/L~15mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液、介孔分子印迹聚合物、乙醇和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到容器中,在室温条件下磁力搅拌避光反应20h~30h,得到反应溶液,反应溶液在转速为5000rpm~7000rpm条件下离心5min~10min,得到固体产物,用高纯水洗涤固体产物2~4次,然后在温度为50℃~70℃下进行真空干燥10h~15h,即得到分子印迹比率荧光探针;步骤三中所述的浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(3~5);步骤三中所述的浓度为5mmol/L~15mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液与浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(15~25);步骤三中所述的介孔分子印迹聚合物的质量与浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1g:(10~20)mL;步骤三中所述的乙醇和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(10~20);步骤三中所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(25~35)。
一种分子印迹比率荧光探针检测土霉素的方法,具体按以下步骤完成的:
一、制备分散液:将分子印迹比率荧光探针分散到高纯水中,得到分散液;步骤一中所述的分子印迹比率荧光探针和高纯水的比为1mg:(3~10)mL;分子印迹比率荧光探针对土霉素的检出限为0.057μmol/L;
二、确定猝灭常数Ksv:①、将分散液与土霉素水溶液按体积比1:1混合均匀,土霉素水溶液中土霉素的浓度为Q1,且0.2μmol/L≤Q1,得到试验组溶液,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDs1和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEu1;②、按照土霉素水溶液中土霉素浓度递增形式重复步骤二①操作n-1次,第n次操作时,土霉素水溶液中土霉素浓度为Qn,Qn≤2.0μmol/L,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测浓度为Qn试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsn和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEun;③、依据Stern-Volmer方程为F1/F2=Ksv[Q]+b,公式中F1为发射波长为620nm的铕的荧光强度,F1=FEu1~FEun,F2为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,F2=FCQDs1~FCQDsn,Q为土霉素水溶液中土霉素的浓度,Q=Q1~Qn,Ksv为猝灭常数,b为常数,根据Q=Q1~Qn,F1=FEu1~FEun和F2=FCQDs1~FCQDsn,计算得到猝灭常数Ksv的值;
三、检测待测样品:①、对待测样品中土霉素进行初步测量,当待测样品中土霉素含量>2.0μmol/L时,将待测样品进行稀释,至待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L,然后将稀释后待测样品与分散液按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;当待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L时,将分散液与待测样品按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;②、利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测待测组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsu和发射波长为620nm的铕的到荧光强度FEuu,依据Stern-Volmer方程为FEuu/FCQDsu=Ksv[Qu]+b,公式中FEuu为发射波长为620nm的铕的到荧光强度,FCQDsu为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,Ksv为猝灭常数,b为常数,Qu为待测样品或稀释后待测样品中土霉素的浓度,根据步骤二中计算得到的猝灭常数Ksv,及检测得到的FEuu和FCQDsu,当待测样品中土霉素含量>2.0μmol/L时,依据稀释比例,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu,当待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L时,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu;当待测样品中土霉素含量≤0.2μmol/L,且≥0.057μmol/L时,定性分析待测样品含有土霉素。
本发明优点:1、本发明采用的原料为生物质材料废弃的百香果皮,材料环保,实现了废物再利用;2、本发明制备得到的分子印迹比率荧光探针合成方法简单,条件易于控制;3、本发明利用分子印迹技术的选择性和比率荧光分析法,使得本发明具有很好的抗干扰能力,提高了分析结果的可靠性。4、本发明检测时间短(样品混合时间为5min,检测时间为2min),有良好的回收率(回收率>90%)和重现性(RSD<4.8%),对土霉素类药物具有较高的选择性(选择性系数>2.7)。与现有技术相比,本发明原料环保,合成方法简单,抗干扰性和选择性高,因此应用前景更大。
附图说明
图1是实施例1得到的分子印迹比率荧光探针的透射电镜图;
图2是实施例1得到的分子印迹比率荧光探针的傅里叶变换红外光谱图;
图3是实施例1得到的分子印迹比率荧光探针的X射线衍射谱图;
图4是实施例2步骤二中分子印迹比率荧光探针对不同浓度土霉素的荧光响应曲线。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式是一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,具体按以下步骤制备的:
一、制备碳量子点:将百香果皮和尿素加入高纯水中,然后置于微波消解罐中,启动微波消解仪,反应时间设定为25min~35min,温度设定为180℃~220℃,反应完成后用一次性注射器和微孔过滤膜过滤,得到碳量子点溶液,将碳量子点溶液在温度为40℃~70℃下旋转蒸发除去溶剂,然后在温度为50℃~70℃下真空干燥20h~30h,得到碳量子点固体产物;步骤一中所述的尿素与百香果皮的质量比为1:(5~7);步骤一中所述的百香果皮与高纯水的质量比为1:(10~20);
二、制备介孔分子印迹聚合物:将土霉素放入容器中,再加入高纯水和十六烷基三甲基溴化铵,室温条件下磁力搅拌混合20min~30min,然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液,室温条件下磁力搅拌反应20h~30h,得到带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物,将带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物放在索氏提取装置中,加入索氏提取液,在温度为60℃~70℃下提取22h~26h,得到索氏提取产物,将索氏提取产物洗至中性,得到介孔分子印迹聚合物;步骤二中所述的高纯水的体积与土霉素的质量比为1mL:(3~5)mg;步骤二中所述的土霉素与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:(1~2);步骤二中所述的土霉素的质量与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1g:(2~3)mL;步骤二中所述的土霉素的质量与正硅酸乙酯的体积比为1g:(8~12)mL;步骤二中所述的土霉素的质量与浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液的体积比为1g:(1~3)mL;步骤二中带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物的质量与索氏提取液的体积比为1g:(70~120)mL;步骤二中所述的索氏提取液由乙醇和浓度为1.5mol/L~2.0mol/L的盐酸水溶液混合而成,且索氏提取液中浓度为1.5mol/L~2.0mol/L的盐酸水溶液与乙醇的体积比为1:(9~19);
三、制备分子印迹比率荧光探针:将碳量子点固体产物加入高纯水中,得到浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液,然后将浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液、浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液、浓度为5mmol/L~15mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液、介孔分子印迹聚合物、乙醇和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到容器中,在室温条件下磁力搅拌避光反应20h~30h,得到反应溶液,反应溶液在转速为5000rpm~7000rpm条件下离心5min~10min,得到固体产物,用高纯水洗涤固体产物2~4次,然后在温度为50℃~70℃下进行真空干燥10h~15h,即得到分子印迹比率荧光探针;步骤三中所述的浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(3~5);步骤三中所述的浓度为5mmol/L~15mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液与浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(15~25);步骤三中所述的介孔分子印迹聚合物的质量与浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1g:(10~20)mL;步骤三中所述的乙醇和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(10~20);步骤三中所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(25~35)。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一的不同点是:步骤一中所述微孔过滤膜的孔径为0.22μm。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:步骤二中室温条件下以搅拌速度为200rpm~300rpm磁力搅拌混合20min~30min。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:步骤二中室温条件下以搅拌速度为200rpm~300rpm磁力搅拌反应20h~30h。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:步骤三中在室温条件下以搅拌速度为200rpm~300rpm磁力搅拌避光反应20h~30h。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式是一种分子印迹比率荧光探针检测土霉素的方法,具体按以下步骤完成的:
一、制备分散液:将分子印迹比率荧光探针分散到高纯水中,得到分散液;步骤一中所述的分子印迹比率荧光探针和高纯水的比为1mg:(3~10)mL;分子印迹比率荧光探针对土霉素的检出限为0.057μmol/L;
二、确定猝灭常数Ksv:①、将分散液与土霉素水溶液按体积比1:1混合均匀,土霉素水溶液中土霉素的浓度为Q1,且0.2μmol/L≤Q1,得到试验组溶液,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDs1和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEu1;②、按照土霉素水溶液中土霉素浓度递增形式重复步骤二①操作n-1次,第n次操作时,土霉素水溶液中土霉素浓度为Qn,Qn≤2.0μmol/L,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测浓度为Qn试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsn和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEun;③、依据Stern-Volmer方程为F1/F2=Ksv[Q]+b,公式中F1为发射波长为620nm的铕的荧光强度,F1=FEu1~FEun,F2为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,F2=FCQDs1~FCQDsn,Q为土霉素水溶液中土霉素的浓度,Q=Q1~Qn,Ksv为猝灭常数,b为常数,根据Q=Q1~Qn,F1=FEu1~FEun和F2=FCQDs1~FCQDsn,计算得到猝灭常数Ksv的值;
三、检测待测样品:①、对待测样品中土霉素进行初步测量,当待测样品中土霉素含量>2.0μmol/L时,将待测样品进行稀释,至待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L,然后将稀释后待测样品与分散液按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;当待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L时,将分散液与待测样品按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;②、利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测待测组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsu和发射波长为620nm的铕的到荧光强度FEuu,依据Stern-Volmer方程为FEuu/FCQDsu=Ksv[Qu]+b,公式中FEuu为发射波长为620nm的铕的到荧光强度,FCQDsu为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,Ksv为猝灭常数,b为常数,Qu为待测样品或稀释后待测样品中土霉素的浓度,根据步骤二中计算得到的猝灭常数Ksv,及检测得到的FEuu和FCQDsu,当待测样品中土霉素含量>2.0μmol/L时,依据稀释比例,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu,当待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L时,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu;当待测样品中土霉素含量≤0.2μmol/L,且≥0.057μmol/L时,定性分析待测样品含有土霉素。
比率荧光检测是利用比较两种不同发光体的荧光强度的比值随着目标分析物的变化而变化的检测方法。与单一发射的荧光检测方法相比,比率荧光检测通过建立内标,极大削弱了探针浓度、温度、溶剂极性、环境的pH值等众多难以控制因素的干扰,使得结果更加精准,响应范围更宽。分子印迹技术能够制备与目标分析物在三维空间形状匹配、官能团匹配的只针对目标分析物进行特异性选择识别的聚合物。介孔材料具有一维到三维的规则有序、大小可调的孔道,高比表面积,大孔容,超高的物理化学稳定性以及表面可官能化等优点,使得其在吸附、分离等方面展现出优越性。本实施方式将比率荧光检测与介孔分子印迹相结合得到的分子印迹比率荧光探针,在对于土霉素的检测方面,具有抗干扰能力强、选择性高、分析快速等优点。
具体实施方式一制备的分子印迹比率荧光探针是利用5'-鸟苷酸二钠将发蓝光的碳量子点与发红光的稀土元素铕连接到一起,并引入到分子印迹当中。由于分子印迹技术具有选择性,目标分子土霉素可以通过特定的孔穴进入分子印迹聚合物内部,从而与碳量子点和稀土元素铕产生作用。当体系中不存在目标分子土霉素时,碳量子点在波长为457nm处发出蓝光,而稀土元素铕由于和水的缔合作用荧光很弱。当目标分子土霉素存在时,目标分子土霉素表面的羟基会和碳量子点发生作用从而使碳量子点的荧光减弱。目标分子土霉素表面的羰基会稀土元素铕发生缔合作用,使得稀土元素铕在波长为620nm处的荧光强度增强。利用本发明制备的分子印迹比率荧光探针检测一系列土霉素的浓度,通过Stern-Volmer方程对实验数据进行分析,在浓度0.2μmol/L~2μmol/L之间具有良好的线性关系。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1:一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,具体按以下步骤制备的:
一、制备碳量子点:将2.0g百香果皮和0.3g尿素加入30mL高纯水中,然后置于微波消解罐中,启动微波消解仪,反应时间设定为30min,温度设定为200℃,反应完成后用一次性注射器和微孔过滤膜过滤,得到碳量子点溶液,将碳量子点溶液在温度为60℃下旋转蒸发除去溶剂,然后在温度为60℃下真空干燥24h,得到碳量子点固体产物;
二、制备介孔分子印迹聚合物:将360mg土霉素放入容器中,再加入90ml高纯水和0.6g十六烷基三甲基溴化铵,室温条件下以搅拌速度为250rpm磁力搅拌混合20min,然后加入0.9mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷、3.6mL正硅酸乙酯和1.05mL浓度为2.0mol/L的氢氧化钠水溶液,室温条件下以搅拌速度为250rpm磁力搅拌反应24h,得到带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物,将带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物放在索氏提取装置中,加入索氏提取液,在温度为60℃下提取24h,得到索氏提取产物,将索氏提取产物洗至中性,得到介孔分子印迹聚合物;步骤二中带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物的质量与索氏提取液的体积比为1g:100mL;步骤二中所述的索氏提取液由乙醇和浓度为2.0mol/L的盐酸水溶液混合而成,且索氏提取液中浓度为2.0mol/L的盐酸水溶液与乙醇的体积比为1:19;
三、制备分子印迹比率荧光探针:将碳量子点固体产物加入高纯水中,得到浓度为1mg/mL的碳量子点溶液,然后将60mL浓度为20mmol/L的六水合氯化铕溶液、15mL浓度为1mg/mL的碳量子点溶液、3.0mL浓度为10mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液、5.0g介孔分子印迹聚合物、5.0mL乙醇和2.0mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到容器中,在室温条件下以搅拌速度为250rpm磁力搅拌避光反应24h,得到反应溶液,反应溶液在转速为6000rpm条件下离心5min,得到固体产物,用高纯水洗涤固体产物3次,然后在温度为60℃下进行真空干燥12h,即得到分子印迹比率荧光探针。
图1是实施例1得到的分子印迹比率荧光探针的透射电镜图,透射电镜可以用来观察形貌,由图1可知,碳量子点-分子印迹复合材料为球状结构,直径约为100~200nm,形状规则且分散性好。
图2是实施例1得到的分子印迹比率荧光探针的傅里叶变换红外光谱图,由图2可知在1081cm-1左右的强宽峰是Si-O-Si的对称伸缩振动峰,因为在463cm-1和793cm-1处显示了Si-O键的振动峰;在1567cm-1左右的峰是C=O的特征吸收峰;3420cm-1左右的峰是N-H振动吸收峰。
图3是实施例1得到的分子印迹比率荧光探针的X射线衍射谱图,X射线衍射谱图可以反映晶体内部的原子排布规律,从图3中可以看出分子印迹比率荧光探针在24°左右对应一个强宽峰,这说明产物呈现一种长程无序的非晶形状态。这一结果与图1中的透射电镜图中分子印迹比率荧光探针的形貌特征相一致。
实施例2:一种分子印迹比率荧光探针检测土霉素的方法,具体按以下步骤完成的:
一、制备分散液:将分子印迹比率荧光探针分散到高纯水中,得到分散液;步骤一中所述的分子印迹比率荧光探针和高纯水的比为1mg:5mL;分子印迹比率荧光探针对土霉素的检出限为0.057μmol/L;所述分子印迹比率荧光探针是实施例1制备的;
二、确定猝灭常数Ksv:①、将分散液与土霉素水溶液按体积比1:1混合均匀,土霉素水溶液中土霉素的浓度为Q1,且Q1=0.2μmol/L,得到试验组溶液,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDs1和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEu1;②、按照土霉素水溶液中土霉素浓度递增形式重复步骤二①操作9次,第10次操作时,土霉素水溶液中土霉素浓度为Q10,Q10=2.0μmol/L,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测浓度为Q10试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDs10和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEu10;③、依据Stern-Volmer方程为F1/F2=Ksv[Q]+b,公式中F1为发射波长为620nm的铕的荧光强度,F1=FEu1~FEu10,F2为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,F2=FCQDs1~FCQDs10,Q为土霉素水溶液中土霉素的浓度,Q=Q1~Q10,Ksv为猝灭常数,b为常数,b=0.1244,根据Q=Q1~Q10,F1=FEu1~FEu10和F2=FCQDs1~FCQDs10,计算得到猝灭常数Ksv=0.0718;
三、检测待测样品:①、对待测样品中土霉素进行初步测量,确定待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L,将分散液与待测样品按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;②、利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测待测组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsu和发射波长为620nm的铕的到荧光强度FEuu,依据Stern-Volmer方程为FEuu/FCQDsu=Ksv[Qu]+b,公式中FEuu为发射波长为620nm的铕的到荧光强度,FCQDsu为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,Ksv为猝灭常数,b为常数,Qu为待测样品或稀释后待测样品中土霉素的浓度,根据步骤二中计算得到的猝灭常数Ksv,及检测得到的FEuu和FCQDsu,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu=0.32μmol/L。
图4是实施例2步骤二中分子印迹比率荧光探针对不同浓度土霉素的荧光响应曲线,线性方程为FEu/FCQDs=0.0718Q+0.1244(R2=0.99)。其中FEu为分子印迹比率荧光探针中铕的荧光强度,FCQDs为分子印迹比率荧光探针中碳量子点的荧光强度,Q为加入的土霉素的浓度。
实施例3:干扰检测:
一、制备分散液:将分子印迹比率荧光探针分散到高纯水中,得到分散液;步骤一中所述的分子印迹比率荧光探针和高纯水的比为1mg:5mL;分子印迹比率荧光探针对土霉素的检出限为0.057μmol/L;所述分子印迹比率荧光探针是实施例1制备的;
二、检测:配置土霉素水溶液作为待测样品,且待测样品中分别添加K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Cl-、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素C、甘氨酸、组氨酸、缬氨酸、丙氨酸、果糖、葡萄糖或蔗糖作为干扰物质,待测样品中干扰物质的浓度为500nmol·L-1,待测样品中土霉素含量为1.0μmol/L,即Q实际值=1.0μmol/L,将分散液与待测样品按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测待测组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDs和发射波长为620nm的铕的到荧光强度FEu,依据Stern-Volmer方程为FEu/FCQDs=Ksv[Q检测值]+b,公式中FEu为发射波长为620nm的铕的到荧光强度,FCQDs为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,Ksv为猝灭常数,b为常数,Q检测值为待测样品中土霉素的浓度检测值,根据实施例2步骤二中计算得到的猝灭常数Ksv,及检测得到的FEuu和FCQDsu,计算Q检测值,然后依次Q检测值和Q实际值确定检测结果的相对误差,如表1所示。
表1
通过实施例3测定了一系列干扰物质对分子印迹比率荧光探针的影响,结果表明本发明制备的分子印迹比率荧光探针的抗干扰能力较强,选择性高。
Claims (6)
1.一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,其特征在于它按以下步骤制备的:
一、制备碳量子点:将百香果皮和尿素加入高纯水中,然后置于微波消解罐中,启动微波消解仪,反应时间设定为25min~35min,温度设定为180℃~220℃,反应完成后用一次性注射器和微孔过滤膜过滤,得到碳量子点溶液,将碳量子点溶液在温度为40℃~70℃下旋转蒸发除去溶剂,然后在温度为50℃~70℃下真空干燥20h~30h,得到碳量子点固体产物;步骤一中所述的尿素与百香果皮的质量比为1:(5~7);步骤一中所述的百香果皮与高纯水的质量比为1:(10~20);
二、制备介孔分子印迹聚合物:将土霉素放入容器中,再加入高纯水和十六烷基三甲基溴化铵,室温条件下磁力搅拌混合20min~30min,然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液,室温条件下磁力搅拌反应20h~30h,得到带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物,将带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物放在索氏提取装置中,加入索氏提取液,在温度为60℃~70℃下提取22h~26h,得到索氏提取产物,将索氏提取产物洗至中性,得到介孔分子印迹聚合物;步骤二中所述的高纯水的体积与土霉素的质量比为1mL:(3~5)mg;步骤二中所述的土霉素与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:(1~2);步骤二中所述的土霉素的质量与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1g:(2~3)mL;步骤二中所述的土霉素的质量与正硅酸乙酯的体积比为1g:(8~12)mL;步骤二中所述的土霉素的质量与浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液的体积比为1g:(1~3)mL;步骤二中带有模板分子和致孔剂的介孔分子印迹聚合物的质量与索氏提取液的体积比为1g:(70~120)mL;步骤二中所述的索氏提取液由乙醇和浓度为1.5mol/L~2.0mol/L的盐酸水溶液混合而成,且索氏提取液中浓度为1.5mol/L~2.0mol/L的盐酸水溶液与乙醇的体积比为1:(9~19);
三、制备分子印迹比率荧光探针:将碳量子点固体产物加入高纯水中,得到浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液,然后将浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液、浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液、浓度为5mmol/L~15mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液、介孔分子印迹聚合物、乙醇和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到容器中,在室温条件下磁力搅拌避光反应20h~30h,得到反应溶液,反应溶液在转速为5000rpm~7000rpm条件下离心5min~10min,得到固体产物,用高纯水洗涤固体产物2~4次,然后在温度为50℃~70℃下进行真空干燥10h~15h,即得到分子印迹比率荧光探针;步骤三中所述的浓度为1mg/mL~2mg/mL的碳量子点溶液和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(3~5);步骤三中所述的浓度为5mmol/L~15mmol/L的5'-鸟苷酸二钠溶液与浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(15~25);步骤三中所述的介孔分子印迹聚合物的质量与浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1g:(10~20)mL;步骤三中所述的乙醇和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(10~20);步骤三中所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷和浓度为15mmol/L~25mmol/L的六水合氯化铕溶液的体积比为1:(25~35)。
2.根据权利要求1所述的一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,其特征在于步骤一中所述微孔过滤膜的孔径为0.22μm。
3.根据权利要求1所述的一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,其特征在于步骤二中将土霉素放入容器中,再加入高纯水和十六烷基三甲基溴化铵,室温条件下以搅拌速度为200rpm~300rpm磁力搅拌混合20min~30min。
4.根据权利要求1所述的一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,其特征在于步骤二中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和浓度为1.5mol/L~2.5mol/L的氢氧化钠水溶液,室温条件下以搅拌速度为200rpm~300rpm磁力搅拌反应20h~30h。
5.根据权利要求1所述的一种分子印迹比率荧光探针的制备方法,其特征在于步骤三中在室温条件下以搅拌速度为200rpm~300rpm磁力搅拌避光反应20h~30h。
6.利用权利要求1所述的一种分子印迹比率荧光探针检测土霉素的方法,其特征在于它按以下步骤完成的:
一、制备分散液:将分子印迹比率荧光探针分散到高纯水中,得到分散液;步骤一中所述的分子印迹比率荧光探针和高纯水的比为1mg:(3~10)mL;分子印迹比率荧光探针对土霉素的检出限为0.057μmol/L;
二、确定猝灭常数Ksv:①、将分散液与土霉素水溶液按体积比1:1混合均匀,土霉素水溶液中土霉素的浓度为Q1,且0.2μmol/L≤Q1,得到试验组溶液,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDs1和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEu1;②、按照土霉素水溶液中土霉素浓度递增形式重复步骤二①操作n-1次,第n次操作时,土霉素水溶液中土霉素浓度为Qn,Qn≤2.0μmol/L,利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测浓度为Qn试验组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsn和发射波长为620nm的铕的荧光强度FEun;③、依据Stern-Volmer方程为F1/F2=Ksv[Q]+b,公式中F1为发射波长为620nm的铕的荧光强度,F1=FEu1~FEun,F2为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,F2=FCQDs1~FCQDsn,Q为土霉素水溶液中土霉素的浓度,Q=Q1~Qn,Ksv为猝灭常数,b为常数,根据Q=Q1~Qn,F1=FEu1~FEun和F2=FCQDs1~FCQDsn,计算得到猝灭常数Ksv的值;
三、检测待测样品:①、对待测样品中土霉素进行初步测量,当待测样品中土霉素含量>2.0μmol/L时,将待测样品进行稀释,至待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L,然后将稀释后待测样品与分散液按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;当待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L时,将分散液与待测样品按体积比1:1混合均匀,得到待测组溶液;②、利用荧光分光光度计在激发波长为394nm下检测待测组溶液,得到发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度FCQDsu和发射波长为620nm的铕的到荧光强度FEuu,依据Stern-Volmer方程为FEuu/FCQDsu=Ksv[Qu]+b,公式中FEuu为发射波长为620nm的铕的到荧光强度,FCQDsu为发射波长为457nm的碳量子点的荧光强度,Ksv为猝灭常数,b为常数,Qu为待测样品或稀释后待测样品中土霉素的浓度,根据步骤二中计算得到的猝灭常数Ksv,及检测得到的FEuu和FCQDsu,当待测样品中土霉素含量>2.0μmol/L时,依据稀释比例,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu,当待测样品中土霉素含量≤2.0μmol/L,且≥0.2μmol/L时,按Stern-Volmer方程计算出待测样品中土霉素的浓度Qu;当待测样品中土霉素含量≤0.2μmol/L,且≥0.057μmol/L时,定性分析待测样品含有土霉素。
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