CN110387230A - 一种高选择性荧光纳米探针、制备方法及其在检测抗坏血酸上的应用 - Google Patents

一种高选择性荧光纳米探针、制备方法及其在检测抗坏血酸上的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种荧光纳米探针检测抗坏血酸的方法，其利用AA能够专一性还原Fe(III)的特性，以SiQDs为荧光探针、以Fe(III)作为淬灭剂，构建SiQDs‑Fe(III)荧光纳米探针。当加入不同浓度AA进行反应后，该荧光纳米探针的荧光强度逐渐增强，故可用于AA的定量检测；同时，该荧光纳米探针还能够应用于脑脊液中AA含量的测定。本发明具有操作简单、适用性广、反应快速等优点，可对目标物进行高灵敏和高选择性的定量分析。

Description

一种高选择性荧光纳米探针、制备方法及其在检测抗坏血酸 上的应用
技术领域
本发明涉及一种荧光纳米探针及其应用，属于分析化学和纳米技术领域。
背景技术
抗坏血酸（AA），又称维生素C，是一种天然抗氧化剂，是人类饮食中一种重要的维生素。抗坏血酸水平的异常与某些疾病有关。例如，抗坏血酸摄入量不足会引起坏血病的症状，而过量的摄入则会导致尿路、腹泻和胃萎缩。近年来，人们对脑中抗坏血酸含量的测定越来越感兴趣，虽然它不是一种直接参与神经传递过程的神经递质，但迄今为止的研究表明，抗坏血酸作为小分子抗氧化剂和自由基清除剂之一，它不仅在细胞内抗氧化系统中起着重要的保护作用，也在脑系统内的神经保护上起着举足轻重的作用，它是多巴胺和谷氨酸介导的神经传递的神经调节因子和神经肽合成的基本辅助因子。因此，为了了解其生理和病理功能，迫切需要一种简单，灵敏的方法测定大脑内抗坏血酸含量。
荧光探针是一种对特定的分析物敏感并且可以选择性地与其产生相互作用，将其浓度变化转换为光学信号或者电学信号变化输出从而进行检测的分子器件。荧光探针技术采用荧光基团，包括无机材料，如上转换纳米材料、量子点等，有机材料，如绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白或荧光染料等进行目标物的检测。近年来，荧光技术已在一些生物样品中目标物的检测研究中得到了广泛的应用。
硅点（SiQDs）已经成为一种低成本、低毒、具有良好的生物相容性的新型光致发光（PL）无机材料，其被广泛应用于荧光传感和生物活性物质的检测，以及生物成像。本发明以N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺为硅源，二水柠檬酸三钠作为还原剂通过水热法一步合成了硅点SiQDs，合成得到的SiQDs具有良好的生物相容性和优良的荧光特性。实验表明：Fe(III)能猝灭SiQDs溶液的荧光，当还原性的抗坏血酸加入荧光猝灭的Fe(III)-SiQDs体系后，体系猝灭的荧光因Fe(III)的还原反应又得以恢复。由此,可实现对抗坏血酸的灵敏检测,检测的线性范围为0.5～80 μmol/L,检出限为36 nmol/L。此外，Fe(III)-SiQDs的抗干扰能力强,可实现脑脊液中抗坏血酸含量的检测,检测结果令人满意。虽然王嘉君等人制作了Fe(III)- N-FCDs用于抗坏血酸的检测，（基于掺氮碳量子点与Fe3+纳米开关的抗坏血酸荧光传感器，《浙江师范大学学报，2017》）但是与之比较，其公开掺氮碳量子点的制备方法，而本发明公开的是硅点SiQDs的制备方法，在同样检测抗坏血酸上本发明荧光纳米探针具有检测限更低的优势。同时，本发明对于检测成分复杂的生物样品具有更好的选择性。
本发明利用SiQDs结合Fe(III)专一性响应AA的特点，构建出一种适用于AA检测的荧光纳米探针，并将其应用到脑脊液中AA的检测。
发明内容
本发明目的在于提供一种高选择性荧光纳米探针、制备方法及其在检测抗坏血酸上的应用。本发明针对信号淬灭型的荧光探针存在的不利影响，提出了一种信号增强型的荧光纳米探针，该荧光纳米探针中的Fe(III)能够专一性地响应AA，当加入不同浓度AA进行反应后，可使荧光纳米探针的蓝色荧光逐渐增强，从而实现对AA的灵敏、高选择性的定量检测。同时，该荧光纳米探针还可应用于脑脊液中AA的定量检测。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种荧光纳米探针，其是以SiQDs为荧光探针、以Fe(III)作为淬灭剂，构建SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针。
所述SiQDs是以N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺为硅源，二水柠檬酸三钠作为还原剂，水为溶剂，在160 ℃下水热反应10 h后，通过透析纯化得到的；其中，二水柠檬酸三钠与水的质量体积比为1:20 g/mL；N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺与水的体积比为1:4；透析袋的截留量为1 kDa。
所述荧光纳米探针的构建方法为：将SiQDs溶液与Fe(III)溶液按体积比1:1混合，制得所述荧光纳米探针；其中，SiQDs溶液的浓度为60 μg/mL，Fe(III)溶液的浓度为330 μM。
所述荧光纳米探针在定量检测AA中的应用，其应用方法包括以下步骤：
向所述荧光纳米探针中分别加入梯度浓度的AA，混合反应150 s后于365 nm紫外灯下观察其荧光强度的变化，用荧光分光光度计测定荧光强度并绘制荧光强度随ClO-浓度变化的标准曲线。
所述荧光纳米探针在脑脊液检测中的应用，包括用于脑脊液中AA含量的检测，其具体包括以下步骤：
1）以动物呼吸机麻醉SD大鼠并将其固定于脑立体仪上，将微透析导管预埋于海马区后以牙科水泥固定导管。SD大鼠恢复24 h后，将微透析探针植入脑海马区内。以1.0 μL/min的流速灌流人工脑脊液，平衡90 min后，将导管直接输送至低温收集器进行脑脊液的收集。
2）将所述荧光纳米探针加入收集的脑脊液中，反应150 s后，用荧光分光光度计测定荧光强度，以实现对脑脊液中AA含量的测定。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明以SiQDs为荧光探针、以Fe(III)作为淬灭剂，构建SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针，其中原料SiQDs是一种低成本并具有优异荧光性能的纳米材料。
（2）本发明将SiQDs与Fe(III)结合构建对AA信号增强型的荧光纳米探针，在实现AA检测的同时，具有材料便携、易储存、成本低、无毒的特点。
（3）本发明荧纳米光探针响应不同浓度AA而呈现出荧光增强的变化，其线性方程为y=0.21829x+0.4394(R2=0.995)，检测范围为0.5～80 μmol/L，检出限为36 nmol/L。相对于淬灭型荧光探针具有灵敏度更高、误差更小的优点，同时消除了来自于仪器、环境条件和探针分子自身等不利影响。
（4）本发明荧光探针适用于脑脊液中AA的定量检测。
附图说明
图1为本发明所述的荧光纳米探针检测AA含量的原理图，其中左半部分是构建荧光纳米探针SiQDs-Fe(III)的示意图，右半部分是荧光纳米探针检测AA含量的示意图
图2为本发明所述的SiQDs的表征图谱：（A）透射电镜图；（B）紫外-可见吸收光谱图；（C）荧光激发和发射光谱图；（D）傅里叶红外光谱图。
图3为本发明所述的SiQDS-Fe(III)荧光纳米探针响应不同浓度AA的荧光强度变化图。
图4为本发明所述的SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针对AA检测的选择性研究。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1：硅点SiQDs的合成
首先将0.558 g二水柠檬酸三钠溶解在12 mL的水中，通氮气排除水溶液中的氧气后加入3 mLN-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，然后将溶液转移至25 mL的聚四氟乙烯高温反应釜中，在160 ℃下加热反应10 h，待反应釜冷却至室温后，将所得产物经1 kDa截留量透析袋进行分离纯化，得到的溶液用真空冷冻干燥机将溶剂去除并进行真空干燥，即得到硅点SiQDs的固体结晶（SiQDs的相关表征如图2，其中A为SiQDs的透射电镜图，显示其粒径分布为2-4 nm；B为SiQDs的紫外可见吸收光谱图；C为SiQDs的荧光激发和荧光发射光谱图，右上角附图为SiQDs在可见光下和365nm紫外灯下的照射图； D为SiQDs的傅里叶外光谱图）。
实施例2：SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针的构建及专一性响应AA
按体积比1:1向60 μg/mL SiQD溶液s中加入330 μM Fe(III)溶液，制得荧光纳米探针。
在所得SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针中分别加入梯度浓度的AA（AA的浓度依次为0.05、0.1、0.5、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、120 μM），反应150 s后于365 nm紫外灯下观察溶液荧光强度的变化，可见荧光纳米探针的蓝色荧光逐渐增强，（如图2为不同浓度的AA与反应后的荧光强度变化图）。
实施例3：脑脊液中抗坏血酸含量的检测，具体步骤如下
（A）以动物呼吸机麻醉SD大鼠并将其固定于脑立体仪上，将微透析导管预埋于海马区后以牙科水泥固定导管。SD大鼠恢复24 h后，将微透析探针植入脑海马区内。以1.0 μL/min的流速灌流人工脑脊液，平衡90 min后，将导管直接输送至低温收集器进行脑脊液的收集。
（B）将所述荧光纳米探针加入收集的脑脊液中，反应150 s后，用荧光分光光度计测定荧光强度，记录数据。检测结果显示，测得两只验SD大鼠海马区脑脊液中的抗坏血酸含量分别为3.89 μM和4.32 μM。
实施例3：SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针对AA检测的选择性
向SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针中分别加入干扰物质，AA的浓度为20 μM，其他干扰性物质的浓度为200 μM。如图4所示，从左到右分别为空白、碘离子、亚硫酸氢根、亚硫酸根、牛血清蛋白、甘氨酸、赖氨酸、脯氨酸、组氨酸、多巴胺、维生素B2、尿酸、葡萄糖、半胱氨酸、谷胱甘肽、乙二胺四乙酸和抗坏血酸。其相应的荧光强度变化如图4所示，除了抗坏血酸使荧光纳米探针的荧光强度显著增强外，其他干扰物质对荧光强度均不会造成影响。结果说明本发明所述方法制备荧光纳米探针对抗坏血酸的检测有较好的选择性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种荧光纳米探针，其特征在于：以SiQDs为荧光探针、以Fe(III)作为淬灭剂，构建SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针。
2.根据权利要求1所述的荧光纳米探针，其特征在于：所述SiQDs是以N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺为硅源，二水柠檬酸三钠作为还原剂，水为溶剂，在160 ℃下水热反应10h后，通过透析纯化得到的。
3.根据权利要求2所述的荧光纳米探针，其特征在于：其中，二水柠檬酸三钠与水的质量体积比为1:20 g/mL； N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺与水的体积比为1:4；所用透析袋的截留量为1 kDa。
4.一种如权利要求1所述的荧光纳米探针的制备方法，其特征在于：具体为：将SiQDs溶液与Fe(III)溶液按体积比1:1混合，制得所述SiQDs-Fe(III)荧光纳米探针；其中，SiQDs溶液的浓度为60 μg/mL，Fe(III)溶液的浓度为 330μM。
5.一种如权利要求1所述荧光纳米探针在定量检测抗坏血酸AA中的应用，其特征在于：应用方法包括以下步骤：
向所述荧光纳米探针中分别加入系列浓度的AA，混合反应 150s后于365 nm紫外灯下观察其荧光强度的变化，用荧光分光光度计测定荧光强度并绘制荧光强度随AA浓度变化的标准曲线。
6.根据权利要求5所述荧光纳米探针的在定量检测抗坏血酸AA中的应用，其特征在于：用于脑脊液中AA含量的检测。
7.根据权利要求6所述荧光纳米探针的在定量检测抗坏血酸AA中的应用，其特征在于：用于脑脊液中AA含量的检测，包括以下步骤：
1）以动物呼吸机麻醉SD大鼠并将其固定于脑立体仪上，将微透析导管预埋于海马区后以牙科水泥固定导管；SD大鼠恢复24 h后，将微透析探针植入脑海马区内；以1.0 μL/min的流速灌流人工脑脊液，平衡90 min后，将导管直接输送至低温收集器进行脑脊液的收集；
2）将所述荧光纳米探针加入收集的脑脊液中，反应150 s后，用荧光分光光度计测定荧光强度，以实现对脑脊液中AA含量的测定。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111624184A (zh) * 2020-06-05 2020-09-04 深圳职业技术学院 基于硅量子点的荧光阵列传感器及其制备方法及应用
CN112300795A (zh) * 2020-09-30 2021-02-02 江苏大学 一种基于硅量子点的分子印迹荧光探针的制备方法及其应用
CN113720816A (zh) * 2021-08-16 2021-11-30 中国水产科学研究院东海水产研究所 一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109321251A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 吉林师范大学 一种多功能复合型纳米比率荧光化学传感器及其制备方法和应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109321251A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 吉林师范大学 一种多功能复合型纳米比率荧光化学传感器及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.S. ANJALI DEVI ET AL.: "Fe (III) ion modulated L-DOPA protected gold nanocluster probe forfluorescence turn on sensing of ascorbic acid", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 *
李佳明: "荧光硅量子点的合成、修饰及应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
李旺: "硅量子点的制备及其性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111624184A (zh) * 2020-06-05 2020-09-04 深圳职业技术学院 基于硅量子点的荧光阵列传感器及其制备方法及应用
CN112300795A (zh) * 2020-09-30 2021-02-02 江苏大学 一种基于硅量子点的分子印迹荧光探针的制备方法及其应用
CN113720816A (zh) * 2021-08-16 2021-11-30 中国水产科学研究院东海水产研究所 一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法

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