CN110095444A - 利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，包括：A、制备不同浓度的葡萄糖标准溶液；B、分别向不同浓度的葡萄糖标准溶液中添加等量的葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液和辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应后，再分别加入等量的碳量子点溶液，常温混匀后，得不同浓度的葡萄糖标准待测样品；C、将不同浓度的葡萄糖标准待测样品依次置于荧光分光光度计中，检测其在442nm和573nm处的荧光强度，并绘制标准曲线；D、根据步骤B、步骤C和标准曲线，获得待测溶液中的葡萄糖浓度。本发明具有操作简单、检测快速且灵敏度高，能进行样品中葡萄糖的高灵敏识别等优点。

Description

利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法
技术领域
本发明涉及葡萄糖检测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法。
背景技术
葡萄糖是临床诊断常见测定项目之一。血清中葡萄糖浓度的异常通常与肝脏和骨骼疾病相关，因此，建立简单、准确地测定血清中葡萄糖浓度的分析策略至关重要。
碳量子点除具有独特的光学性质外，还因为主要含有碳元素而表现出很低的细胞毒性以及良好的生物相容性，从而促使碳量子点成为传统重金属量子点在生物领域如生物细胞标记、疾病诊断、生物成像、生物检测及药物释放应用方面的替代物。目前，国内外对葡萄糖的检测方法主要有化学发光法、荧光法、分光光度法以及电化学方法等。但大多数方法存在操作方法复杂、反应时间长、灵敏度不高等缺陷。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其操作简单、检测快速且灵敏度高，能进行样品中葡萄糖的高灵敏识别。
为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，包括如下步骤：
A、制备不同浓度的葡萄糖标准溶液；
B、分别向所述不同浓度的葡萄糖标准溶液中添加等量的葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液和辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应后，再分别加入等量的碳量子点溶液，常温混匀后，得不同浓度的葡萄糖标准待测样品；
C、将所述不同浓度的葡萄糖标准待测样品依次置于荧光分光光度计中，检测其在442nm和573nm处的荧光强度，以葡萄糖浓度为横坐标，I573/I442为纵坐标，绘制标准曲线；
D、配制葡萄糖待测溶液，根据步骤B、步骤C和标准曲线，获得所述葡萄糖待测溶液中的葡萄糖浓度。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，所述不同浓度的葡萄糖标准溶液的配制方法为：a、用葡萄糖干粉配制浓度为1×10-2mol/L的葡萄糖原液；b、将所述原液用pH为7.4、浓度为0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液进行梯度稀释，即得；所述不同浓度的葡萄糖标准溶液的浓度依次为0mol/L、1×10-5mol/L、2×10-5mol/L、6×10-5mol/L和1×10-4mol/L。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，所述葡萄糖氧化酶溶液的浓度为3×10-4g/L，所述邻苯二胺溶液的浓度为3×10-2mol/L，所述辣根过氧化物酶溶液的浓度为1×10-5g/mL，所述碳量子点溶液的浓度为5.3×10-6g/mL，且所述葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液、辣根过氧化物酶溶液和碳量子点溶液的溶剂均为Tris-HCl缓冲液，其pH为7.4、浓度为0.05mol/L。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，所述荧光分光光度计的测定条件：激发波长为380nm，激发和发射狭缝均为5nm。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，B中，所述不同浓度的葡萄糖标准溶液与所述葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液和辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应的时间为30min。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，B中，加入所述碳量子点溶液后，使用微量进样器进行搅拌。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，碳量子点的制备方法为：将2.5重量份的马蹄和2.5重量份的洋葱放入烘箱烘干后，研磨成粉末；向所得粉末中加入30重量份的超纯水，搅拌均匀，得混合液；将所述混合液转入反应釜中，于180℃下加热4h后，取出，再于12000rpm离心20min，收集产生的棕色混合物；将所述棕色混合物通过超纯水中的透析膜透析48小时，收集内液并将其进行冷冻干燥，即得。
优选的是，所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，碳量子点制备时，将所述混合液转入反应釜之前，还包括，先将所述混合液放入-18℃下冷冻24h，再将其于500W下微波辐照4min，待冷却至室温后，加入超纯水，补充散失的水分，循环处理4次。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、本发明利用葡萄糖氧化酶会把葡萄糖水解，水解产物为过氧化氢，而辣根过氧化物酶与过氧化氢相互作用后生成具有强氧化性的羟基自由基，将邻苯二胺氧化成2,3-二氨基吩嗪，2,3-二氨基吩嗪能通过内部过滤效应猝灭碳量子点的荧光，而2,3-二氨基吩嗪本身也具有一定强度的荧光，由此可以通过两者的荧光强度比值构建比率型检测体系检测葡萄糖的含量，检测过程简单方便，灵敏度高、检测限低，可实现混合样品中葡萄糖的快速灵敏检测，检测限可达到1.22×10-6mol/L。
第二、本发明在碳量子点制备时，将所述混合液进行冷冻和微波快速解冻循环处理，可破坏马蹄粉和洋葱粉的细胞壁结构，提高马蹄粉和洋葱粉的溶解度，进而提高了碳量子点的产率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例中不同浓度的葡萄糖标准待测样品，在激发波长为380nm时得到的荧光光谱图；
图2是根据本发明一个实施例中以葡萄糖浓度为横坐标，I573/I442为纵坐标，绘制的标准曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：
一种利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，包括如下步骤：
A、用葡萄糖干粉和超纯水中，配制成浓度为1×10-2mol/L的葡萄糖原液，并用pH为7.4、浓度为0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液梯度稀释，制得不同浓度的葡萄糖标准溶液，其浓度依次为0mol/L、1×10-5mol/L、2×10-5mol/L、6×10-5mol/L和1×10-4mol/L；
B、分别向100μl所述不同浓度的葡萄糖标准溶液中添加100μl浓度为3×10-4g/L的葡萄糖氧化酶溶液，100μl浓度为3×10-2mol/L的邻苯二胺溶液和100μl浓度为1×10-5g/m的辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应后30min后，再分别加入100μl浓度为5.3×10-6g/mL的碳量子点溶液，常温下反应1min后，得不同浓度的葡萄糖标准待测样品；
C、将所述不同浓度的葡萄糖标准待测样品依次用RF-6000荧光分光光度计，设定激发波长为380nm，激发和发射狭缝均为5nm，检测其在442nm和573nm处的荧光强度，得到所述不同浓度的葡萄糖标准待测样品的荧光光谱图，再以葡萄糖浓度为横坐标，I573/I442为纵坐标，绘制标准曲线，得到葡萄糖浓度与I573/I442的线性方程；
D、将未知浓度的葡萄糖溶液用pH为7.4、浓度为0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液稀释至100μl，制得葡萄糖待测溶液，然后向所述葡萄糖待测溶液加入100μl浓度为3×10-4g/L的葡萄糖氧化酶溶液，100μl浓度为3×10-2mol/L的邻苯二胺溶液和100μl浓度为1×10-5g/m的辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应后30min后，再分别加入100μl浓度为5.3×10-6g/mL的碳量子点溶液，反应后，测定其在442nm和573nm处的荧光强度，再根据标准曲线的线性方程，即可计算出葡萄糖待测溶液中的葡萄糖浓度。
其中，所述葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液、辣根过氧化物酶溶液和碳量子点溶液的溶剂均为Tris-HCl缓冲液，其pH为7.4、浓度为0.05mol/L；碳量子点的制备方法为：将2.5g的马蹄和2.5g的洋葱放入烘箱烘干后，研磨成粉末；向所得粉末中加入30ml的超纯水，搅拌均匀，得混合液；将所述混合液转入反应釜中，于180℃下加热4h后，取出，再于12000rpm离心20min，收集产生的棕色混合物；将所述棕色混合物通过超纯水中的透析膜透析48小时，收集内液并将其进行冷冻干燥，即得。
实施例2：
一种利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其过程与实施例1大致相同，区别在于：B中，加入碳量子点溶液后，还使用微量进样器进行搅拌，得不同浓度的葡萄糖标准待测样品；C、将所述不同浓度的葡萄糖标准待测样品依次置于RF-6000荧光分光光度计中，设定激发波长为380nm，激发和发射狭缝均为5nm，检测其在442nm和573nm处的荧光强度，得到所述不同浓度的葡萄糖标准待测样品的荧光光谱图，如图1所示，其中，I442为碳量子点的荧光，I573为2,3-二氨基吩嗪的荧光，曲线a、b、c、d、e对应的葡萄糖标准溶液浓度依次为0mol/L、1×10-5mol/L、2×10-5mol/L、6×10-5mol/L和1×10-4mol/L，再以葡萄糖浓度为横坐标，I573/I442为纵坐标，绘制标准曲线，如图2所示，得到葡萄糖浓度与I573/I442具有良好的线性关系，线性方程为I573/I442＝0.23×c葡萄糖+0.0077，R2＝0.997。
本实施例中制备的碳量子点的产率为41.7％，采用本实施例的方法对葡萄糖的检出限为1.22×10-6mol/L。
实施例3：
一种利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其过程与实施例2大致相同，区别在于：在进行碳量子点制备时，将所述混合液转入反应釜之前，还包括，先将所述混合液放入-18℃下冷冻24h，再将其于500W下微波辐照4min，待冷却至室温后，加入超纯水，补充散失的水分至刻度，循环处理4次。
本实施例中制备的碳量子点的产率为48.8％，采用本实施例的方法对葡萄糖的检出限为9.87×10-5mol/L。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、制备不同浓度的葡萄糖标准溶液；
B、分别向所述不同浓度的葡萄糖标准溶液中添加等量的葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液和辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应后，再分别加入等量的碳量子点溶液，常温混匀后，得不同浓度的葡萄糖标准待测样品；
C、将所述不同浓度的葡萄糖标准待测样品依次置于荧光分光光度计中，检测其在442nm和573nm处的荧光强度，以葡萄糖浓度为横坐标，I573/I442为纵坐标，绘制标准曲线；
D、配制葡萄糖待测溶液，根据步骤B、步骤C和标准曲线，获得所述葡萄糖待测溶液中的葡萄糖浓度。
2.如权利要求1所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述不同浓度的葡萄糖标准溶液的配制方法为：a、用葡萄糖干粉配制浓度为1×10-2mol/L的葡萄糖原液；b、将所述原液用pH为7.4、浓度为0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液进行梯度稀释，即得；所述不同浓度的葡萄糖标准溶液的浓度依次为0mol/L、1×10-5mol/L、2×10-5mol/L、6×10-5mol/L和1×10-4mol/L。
3.如权利要求1所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述葡萄糖氧化酶溶液的浓度为3×10-4g/L，所述邻苯二胺溶液的浓度为3×10-2mol/L，所述辣根过氧化物酶溶液的浓度为1×10-5g/mL，所述碳量子点溶液的浓度为5.3×10-6g/mL，且所述葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液、辣根过氧化物酶溶液和碳量子点溶液的溶剂均为Tris-HCl缓冲液，其pH为7.4、浓度为0.05mol/L。
4.如权利要求1所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述荧光分光光度计的测定条件：激发波长为380nm，激发和发射狭缝均为5nm。
5.如权利要求1所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，B中，所述不同浓度的葡萄糖标准溶液与所述葡萄糖氧化酶溶液、邻苯二胺溶液和辣根过氧化物酶溶液，于37℃混合反应的时间为30min。
6.如权利要求1所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，B中，加入所述碳量子点溶液后，使用微量进样器进行搅拌。
7.如权利要求1所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，碳量子点的制备方法为：将2.5重量份的马蹄和2.5重量份的洋葱放入烘箱烘干后，研磨成粉末；向所得粉末中加入30重量份的超纯水，搅拌均匀，得混合液；将所述混合液转入反应釜中，于180℃下加热4h后，取出，再于12000rpm离心20min，收集产生的棕色混合物；将所述棕色混合物通过超纯水中的透析膜透析48小时，收集内液并将其进行冷冻干燥，即得。
8.如权利要求7所述的利用碳量子点检测溶液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，碳量子点制备时，将所述混合液转入反应釜之前，还包括，先将所述混合液放入-18℃下冷冻24h，再将其于500W下微波辐照4min，待冷却至室温后，加入超纯水，补充散失的水分，循环处理4次。
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