CN110471098B - 基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及辐射检测技术领域，特别是涉及基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，包括第一步、碳量子点的制备；第二步、核酸适配体AGRO100的配制；第三步、氡衰变子体铅的采集；第四步、铅标准溶液的检测；第五步、氡累积浓度的测定和模型建立。该基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，根据铅的现代生物学检测最新进展，提出功能化核酸适配体探针的氡辐射检测研究新方法，利用非标记荧光传感检测氡，开拓了非金属、放射性、惰性气体物质的生物分析技术新领域；另作为氡累积浓度测量方法，排除了检测人员的放射性危害，采样方法便捷，检测技术成熟，因此能避免氡的污染与辐射危害，又具有灵敏准确，简单经济的优点。

Description

基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法

技术领域

本发明涉及辐射检测技术领域，特别是涉及基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法。

背景技术

氡是一种无色，无嗅，无味的放射性气体污染物。三个天然放射系中，氡是唯一的气体放射性元素，主要有²²²Rn、²²⁰Rn和²¹⁹Rn三种同位素，分别属于铀系(²³⁸U)、钍系(²³²U)和锕系(²³⁵U)核素的衰变中间产物。²²²Rn的半衰期为3.82天，²²⁰Rn的半衰期为55秒，而²¹⁹Rn的半衰期不到4秒，因此²²²Rn是环境中氡的主要存在形式，也是对人体造成危害的主要放射性气体。氡广泛存在于人类生活和工作的环境中。环境中的氡主要源于地层深处铀、镭、钍等放射性元素的衰变，经地表的土壤、岩石和水体扩散而出。此外，含铀煤的燃烧和煤灰的堆放也是氡气的重要来源。室内的氡主要来源于建筑材料、装潢材料、生活用水和化学燃料等介质。

氡被认为是除吸烟外，引发肺癌的第二大因素。世界卫生组织(WHO)规定的19种环境致癌物之一，国际癌症研究机构(IARC)也将氡及其子体划为一类致癌因素。氡对血液和脂肪有着很强的亲和力，其经过衰变产生的子体铅迅速的形成气溶胶被人体吸入后，能在人的脂肪组织，神经系统，内皮组织和血液中广泛分布，对人体呼吸道、造血系统和消化道都具有实质性的损害。氡也是导致白血病的重要因素，与此同时相关医学研究已经证实氡有可能引起不孕不育，胎儿畸形和基因异常及其他疾病。因此氡是有关现代放射卫生一个重要的潜在健康危害物，评价环境中氡的浓度具有非常重要的意义。

由于空气的流动性，室外氡浓度比较低。但氡可以进入建筑物，并通过最小的孔隙，裂缝和隔离墙缝提供的任何空气流量从一个房间到另一个房间。尤其在密闭的空间里，氡逐渐积累的浓度升高，人暴露的几率就越大。现代大多数人的工作是在室内条件下，氡污染引起人类健康的问题受到越来越多的关注。所以科学有效的采集和检测室内中的氡浓度，建立一种经济有效，简便快捷的方法检测氡的累积辐射剂量具有重要的卫生学意义。

目前国内外对室内空气中氡浓度的测量研究建立在一些物理方法上，检测氡本身或是氡衰变成的α射线、β射线。传统的氡测量方法可分为三类：一类为瞬时取样法，如双滤膜法、闪烁法、气球法和活性炭吸附解析法；二类为累积取样法，如活性炭-γ能谱法和固体径迹法；三类为连续测量法，如静电收集型氡连续监测仪。2010年我国对GB50325－2010进行了修订，在新标准中规定对新建、扩建和改建的民用建筑工程室内环境污染监测。但是，上述传统的氡测量方法存在以下的缺陷：

(1)静电收集型氡连续监测仪是快速连续多功能测氡仪，利用放射性气体对带电特性，采用外加高压电场的方式，提高收集α粒子的灵敏度，通过α能谱换算成氡浓度。可通过程序对设定来实现自动连续对测量土壤、空气和水中的氡浓度。但是连续测氡仪价格较贵，且必须由熟练专业人员操作，限制了它的使用。

(2)活性炭能谱法氡是非极性单原子分子，活性炭是一种非极性吸附剂，氡极易被活性炭吸附，直至达到吸附平衡。活性炭吸附氡达到放射平衡时通过测量γ射线能谱来确定氡的含量。此方法具有灵敏度和精度高，易于发现微弱异常的氡浓度。但是一旦达到吸附平衡后，无法再吸附剩余的氡。

(3)固体径迹法简称为SSNTD法，是近来国际上最为通用的室内环境氡浓度检测方法，该方法灵敏度高，测得的是年平均浓度，易于换算成年平均剂量。其中α径迹蚀刻法对环境中氡浓度进行氡浓度的平均值或累积暴露量的测量，采样时间至少为三个月，可以避免气象等因素变化对实验的影响。该方法适用于大批量样品的采集和集中处理与测读，检测结果稳定，测量结果重现性好，还可以多点同时测。但是检测周期过长，需要人工使用显微镜测定固相径迹，径迹蚀刻和反复测读，误差较大。

(4)脉冲电离室法在电离室灵敏区中氡及其衰变产物衰变发出的α粒子使空气电离，在电场的作用下离子向相反方向的不同电极漂移，在收集电极上形成电压脉冲或电流脉冲，经电子学测量单元放大后记录下来，从而反映氡浓度的大小。但是该方法对环境要求比较高，不适用于现场测定。

(5)活性炭吸附解析法利用活性炭对惰性气体有强吸附力的特点来测氡的一种方法。具有成本低廉，操作简洁，可重复使用等优点。由于活性炭对氡的吸附并非完全积累过程，采样结束前的氡浓度对平均结果的影响较大，因此只适用于短期测量，且受湿度和温度影响较大。

(6)双滤膜法可测量瞬间采样对氡浓度，但是该方法装置笨重，采样头对频繁换取可能会引起漏气，影响测量结果。

(7)闪烁瓶法氡进入闪烁室之后，氡及其子体衰变产生的α粒子使闪烁室壁的ZnS(Ag)产生闪光，经光电倍增管和电子线路最后记录下来。单位时间内的脉冲数与氡浓度呈正比，从而可以确定氡浓度值。探测下限一般较低，操作简单，准确度高，但是测量时间过长，设备较多，装置笨重，不便于现场使用。

(8)气球法由采样系统、测量系统和气球等配件构成。其构成与双滤膜法相似，只是将双滤膜法中对衰变筒换成了气球，这样降低了制作成本，而且延长了氡的衰变时间，提高了测量结果的精确度。

(9)无线传感测定法近几年提出了一种固相核径迹无线传感测定氡的新方法。在该法中，用聚甲基丙烯酸酯(PMMA)膜构建了用于测定氡的磁弹性传感器。利用氡发射的α粒子碰撞传感器上的PMMA膜产生潜在的核径迹，潜在的核径迹扩大并使传感器发生质量损失，使传感器发生共振频率的变化，近而对氡进行定量测定。该方法是在固相核径迹的基础上，为快速测定核径迹提供了方便。

随着科学技术的发展，一些新的氡测量方法时有报道，如气相色谱法，光度分析法，电化学分析法，蒙特卡罗计算机模拟测量法等。这些新方法或多或少都存在着一些缺点，但不可否认的是都赋有新的技术特点，对氡的测量方法进行了一定改进或提高。气相色谱法需配置氡的标准气体，还要将现场氡污染空气样品带入实验室，整个采样、检测过程中，操作人员都会受到氡的危害。光度分析法利用氡可以形成稳定的有色化合物通过测定化合物的光度值变化实现氡简单经济的检测，但灵敏度有限。蒙特卡罗计算机模拟测量法不需要实验室测定，只需提前输入气象参数，但监测结果不准确，且无法测量氡的累积辐射危害。因此，建立一种既可以避免氡的污染与辐射危害，又能够灵敏准确，简单经济地测定氡的新方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，该基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法能够避免氡的污染与辐射危害，又具有灵敏准确，简单经济的优点。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

提供基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至一定温度以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热一定时间，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成一定浓度的DNA溶液，置于恒温仪中加热一定时间，然后冷却至室温，即制得所述核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将一定浓度的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封一定孔径的混合纤维素膜，制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置一定时间，经过氡的半衰期后，用一定浓度的醋酸定容至原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的Hemin试剂，混匀，室温下放置一定时间，再加入的TMB及H₂O₂，混匀，室温下放置一定时间后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应一段时间，得到铅标准溶液的待测液；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

上述技术方案中，所述第一步的步骤一中，将柠檬酸置于容器中加热至190℃～210℃以熔化为粘稠胶体。

上述技术方案中，所述第一步的步骤二中，继续加热20min～40min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为8mg/L～12mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用。

上述技术方案中，所述第一步中，所述柠檬酸与所述NaOH溶液的质量比为1～3:100。

上述技术方案中，所述第二步中，取浓度为8μmol/L～12μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为0.8μmol/L～1.2μmol/L的DNA溶液，置于85℃～95℃恒温仪中加热3min～8min，然后冷却至室温，即制得所述核酸适配体AGRO100，待用。

上述技术方案中，所述第三步的步骤一中，将浓度为0.1％～0.3％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为0.6μm～1.0μm的混合纤维素膜，制得取样器。

上述技术方案中，所述第三步的步骤二中，设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置4天～10天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.1％～0.3％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于3℃～5℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液。

上述技术方案中，所述第四步的步骤一中，在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的浓度为20μmol/L～30μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置15min～25min，再加入的浓度为3mmol/L～8mmol/L的TMB及浓度为90mmol/L～110mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置30min～40min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应10min～30min后，得到铅标准溶液的待测液；

其中，所述缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，所述缓冲液的pH值为7.5。

上述技术方案中，所述第四步的步骤一中，所述缓冲液、所述核酸适配体AGRO100、所述铅标准溶液、所述Hemin试剂、所述TMB和所述H₂O₂的质量比为50:50:10～20：20:10：20。

上述技术方案中，所述第五步，所述同批醋酸溶液的浓度为0.1％～0.3％。

根据氡最终衰变成为子体铅，²¹⁰Pb的半衰期达22.26+0.22年的特点，结合铅离子的现代分析新技术，本课题组提出以子体铅作为目标检测物，研究建立氡浓度核酸适配体生物分析新方法。氡是一种气态放射物质，密度9.73g/m³，易溶于水，选择稀醋酸作为吸收液，并用微孔混和纤维素膜覆盖采样器进气口，排除了空气干扰物，确保了样品的代表性，氡衰变后的子体铅与稀醋酸发生化学反应，生成铅离子，如图2所示。

采样原理如下：

氡的半衰期较短，如图1所示，会很快衰变成稳定的短寿命子体铅。

根据氡最终衰变成为子体铅，²¹⁰Pb的半衰期达22.26+0.22年的特点，结合铅离子的现代分析新技术，本申请以子体铅作为目标检测物，研究建立氡浓度核酸适配体生物分析新方法。氡是一种气态放射物质，密度9.73g/m³，易溶于水，选择稀醋酸作为吸收液，并用微孔混和纤维素膜覆盖采样器进气口，排除了空气干扰物，确保了样品的代表性，氡衰变后的子体铅与稀醋酸发生化学反应，生成铅离子，如图2所示。

实验原理如下：

根据氡最终衰变成为子体铅，²¹⁰Pb的半衰期达22.26+0.22年的特点，本实验以子体铅作为目标检测物，研究建立氡浓度核酸适配体生物分析新方法。氡是一种气态放射物质，密度9.73g/m³，易溶于水，选择稀醋酸作为吸收液，并用微孔混和纤维素膜覆盖采样器进气口，排除了空气干扰物，氡衰变后的子体铅与稀醋酸发生化学反应，生成铅离子。

如图3所示，体系中有铅离子存在时，铅离子诱导HTG形成提篮式的反式平行G-四链体，该四链体与辅因子血红素(Hemin)结合，形成稳定的具有过氧化物酶活性的复合物，催化TMB-H₂O₂系统氧化。此时，往体系中加入碳量子点发生荧光猝灭现象。可能的原因是TMB被氧化产生的联苯醌结构猝灭了碳量子点的荧光，或者过程中发生电子转移而导致碳量子点荧光的猝灭。根据反应前后荧光强度的变化，建立基于碳量子点的氡辐射剂量生物传感荧光检测新方法。

其中，HTG是指甲状腺球蛋白。HTG是检测甲状腺癌的一个指标。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，包括第一步、碳量子点的制备；第二步、核酸适配体AGRO100的配制；第三步、氡衰变子体铅的采集；第四步、铅标准溶液的检测；第五步、氡累积浓度的测定和模型建立。该基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，根据铅的现代生物学检测最新进展，提出了功能化核酸适配体探针的氡辐射检测研究新方法，利用非标记荧光传感检测氡，开拓了非金属、放射性、惰性气体物质的生物分析技术新领域；另外，作为氡累积浓度测量方法，排除了检测人员的放射性危害，采样方法便捷，检测技术成熟，因此能够避免氡的污染与辐射危害，又具有灵敏准确，简单经济的优点。

(2)本发明提供的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，根据“氡的稳定子体铅210Pb半衰期漫长”的核放射特点，认定210Pb能为氡研究提供了一个稳定的化学指标，基于铅的化学特性，开展了放射性物质氡浓度监测的无放射危害的研究工作。另外，基于本申请创新思维的指导，创建了应用醋酸被动式采集放射性物质氡及其子体的化学采样新方法。

附图说明

图1是氡的衰变示意图。

图2是稀醋酸采集氡的示意图。

图3是GQDs与铅离子反应的原理图。其中，GQDs指代石墨烯量子点。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1。

本实施例的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至200℃以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热30min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为10mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

本实施例中，柠檬酸与NaOH溶液的质量比为2:100；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取浓度为10μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为1.0μmol/L的DNA溶液，置于90℃恒温仪中加热5min，然后冷却至室温，即制得核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将浓度为0.2％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为0.8μm的混合纤维素膜，以防止空气中含铅气溶胶等污染物进入采样瓶，进而制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置6天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.2％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于4℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的浓度为25μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置20min，再加入的浓度为5mmol/L的TMB及浓度为100mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置35min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应20min后，得到铅标准溶液的待测液；其中，缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，缓冲液的pH值为7.5。

本实施例中，缓冲液、核酸适配体AGRO100、铅标准溶液、Hemin试剂、TMB和H₂O₂的质量比为50:50:15：20:10：20；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批浓度为0.2％的醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

实施例2。

本实施例的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至190℃以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热20min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为8mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

本实施例中，柠檬酸与NaOH溶液的质量比为1:100；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取浓度为8μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为0.8μmol/L的DNA溶液，置于85℃恒温仪中加热8min，然后冷却至室温，即制得核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将浓度为0.1％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为0.6μm的混合纤维素膜，以防止空气中含铅气溶胶等污染物进入采样瓶，进而制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置4天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.1％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于3℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的浓度为20μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置15min，再加入的浓度为3mmol/L的TMB及浓度为90mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置30min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应10min后，得到铅标准溶液的待测液；其中，缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，缓冲液的pH值为7.5。

本实施例中，缓冲液、核酸适配体AGRO100、铅标准溶液、Hemin试剂、TMB和H₂O₂的质量比为50:50:10：20:10：20；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批浓度为0.1％的醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

实施例3。

本实施例的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至210℃以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热40min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为12mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

本实施例中，柠檬酸与NaOH溶液的质量比为3:100；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取浓度为12μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为1.2μmol/L的DNA溶液，置于95℃恒温仪中加热3min，然后冷却至室温，即制得核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将浓度为0.3％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为1.0μm的混合纤维素膜，以防止空气中含铅气溶胶等污染物进入采样瓶，进而制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置10天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.3％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于5℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的浓度为30μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置25min，再加入的浓度为8mmol/L的TMB及浓度为110mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置40min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应30min后，得到铅标准溶液的待测液；其中，缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，缓冲液的pH值为7.5。

本实施例中，缓冲液、核酸适配体AGRO100、铅标准溶液、Hemin试剂、TMB和H₂O₂的质量比为50:50:20：20:10：20；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批浓度为0.3％的醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

实施例4。

本实施例的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至195℃以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热25min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为9mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

本实施例中，柠檬酸与NaOH溶液的质量比为1.5:100；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取浓度为9μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为0.9μmol/L的DNA溶液，置于88℃恒温仪中加热7min，然后冷却至室温，即制得核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将浓度为0.15％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为0.7μm的混合纤维素膜，以防止空气中含铅气溶胶等污染物进入采样瓶，进而制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置5天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.15％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于3.5℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的浓度为22μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置18min，再加入的浓度为4mmol/L的TMB及浓度为95mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置32min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应15min后，得到铅标准溶液的待测液；其中，缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，缓冲液的pH值为7.5。

本实施例中，缓冲液、核酸适配体AGRO100、铅标准溶液、Hemin试剂、TMB和H₂O₂的质量比为50:50:12：20:10：20；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批浓度为0.15％的醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

实施例5。

本实施例的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至205℃以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热35min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为11mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

本实施例中，柠檬酸与NaOH溶液的质量比为2.5:100；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取浓度为11μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为1.1μmol/L的DNA溶液，置于92℃恒温仪中加热7min，然后冷却至室温，即制得核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将浓度为0.25％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为0.9μm的混合纤维素膜，以防止空气中含铅气溶胶等污染物进入采样瓶，进而制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置9天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.25％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于4.5℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入的浓度为28μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置22min，再加入的浓度为7mmol/L的TMB及浓度为105mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置38min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应25min后，得到铅标准溶液的待测液；其中，缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，缓冲液的pH值为7.5。

本实施例中，缓冲液、核酸适配体AGRO100、铅标准溶液、Hemin试剂、TMB和H₂O₂的质量比为50:50:18：20:10：20；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批浓度为0.25％的醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

第一步、碳量子点的制备：

步骤一、将柠檬酸置于容器中加热至一定温度以熔化为粘稠胶体；

步骤二、继续加热一定时间，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值，即制得碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用；

步骤三、利用荧光分光光度计对所制备的碳量子点溶液进行3D扫描，以找出其荧光特性；

第二步、核酸适配体AGRO100的配制：取AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成一定浓度的DNA溶液，置于恒温仪中加热一定时间，然后冷却至室温，即制得所述核酸适配体AGRO100，待用；

第三步、氡衰变子体铅的采集：

步骤一、将一定浓度的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封一定孔径的混合纤维素膜，制得取样器；

步骤二、设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置一定时间，经过氡的半衰期后，用一定浓度的醋酸定容至原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液；

第四步、铅标准溶液的检测：

步骤一、在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入Hemin试剂，混匀，室温下放置一定时间，再加入TMB及H₂O₂，混匀，室温下放置一定时间后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应一段时间，得到铅标准溶液的待测液；

步骤二、在荧光分光光度计上测定所得到的铅标准溶液的待测液的吸光度F，同时测量空白EP管的吸光度F₀，计算体系的ΔF，建立ΔF与Pb²⁺浓度之间的标准曲线，并应用于放射性气体氡的检测，绘制ΔF与氡累积辐射剂量之间的标准曲线，建立线性回归方程；

第五步、氡累积浓度的测定和模型建立：按照第四步铅标准溶液的检测步骤，检测时取第三步采集的氡衰变子体铅待测液代替第四步的铅标准溶液进行测定，用未经过采样的同批醋酸溶液进行样品空白实验，测定不同采样时间下的氡衰变子体铅待测液的荧光差值ΔF，根据ΔF与Pb²⁺的线性回归方程，计算样品的Pb²⁺浓度，建立ΔF与氡累积浓度间定量关系模型。

2.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第一步的步骤一中，将柠檬酸置于容器中加热至190℃～210℃以熔化为粘稠胶体。

3.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第一步的步骤二中，继续加热20min～40min，以致当粘稠胶体由无色变为橘色后，转至浓度为8mg/L～12mg/L的NaOH溶液中，然后置于磁力搅拌器上搅拌混匀，并调节pH值到7.0，即制得所述碳量子点溶液，然后将碳量子点溶液保存在冰箱中，备用。

4.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第一步中，所述柠檬酸与所述NaOH溶液的质量比为1～3:100。

5.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第二步中，取浓度为8μmol/L～12μmol/L的AGRO100于EP管中，加入超纯水，充分混匀，配制成浓度为0.8μmol/L～1.2μmol/L的DNA溶液，置于85℃～95℃恒温仪中加热3min～8min，然后冷却至室温，即制得所述核酸适配体AGRO100，待用。

6.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第三步的步骤一中，将浓度为0.1％～0.3％的醋酸溶液作为吸收液置于培养皿收集器中，然后在培养皿的皿口加封孔径为0.6μm～1.0μm的混合纤维素膜，制得取样器。

7.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第三步的步骤二中，设定不同的采样时间，将采样器放入氡室，被动式采集含铅样本，采样结束后，密封状态下室温放置4天～10天，经过氡的半衰期后，用浓度为0.1％～0.3％的醋酸定容至步骤一中原吸收液的体积，混匀，并充分反应后，于3℃～5℃下的冰箱保存，得到氡衰变子体铅待测液。

8.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第四步的步骤一中，在EP管中，依次加入缓冲液、第二步制得的核酸适配体AGRO100、以及一定量的铅标准溶液，充分混匀后室温反应一段时间，然后加入浓度为20μmol/L～30μmol/L的Hemin试剂，混匀，室温下放置15min～25min，再加入浓度为3mmol/L～8mmol/L的TMB及浓度为90mmol/L～110mmol/L的H₂O₂，混匀，室温下放置30min～40min后加入第一步制备好的碳量子点溶液，混匀，并反应10min～30min后，得到铅标准溶液的待测液；

其中，所述缓冲液为三羟甲基氨基甲烷-醋酸，所述缓冲液的pH值为7.5。

9.根据权利要求7所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第四步的步骤一中，所述缓冲液、所述核酸适配体AGRO100、所述铅标准溶液、所述Hemin试剂、所述TMB和所述H₂O₂的质量比为50:50:10～20:20:10:20。

10.根据权利要求1所述的基于碳量子点荧光生物传感器的氡辐射剂量检测方法，其特征在于：所述第五步，所述同批醋酸溶液的浓度为0.1％～0.3％。

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