CN111303870B - 用于孕酮检测的碳点荧光探针、制备方法及孕酮检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于孕酮检测的碳点荧光探针及其制备方法,所述碳点荧光探针的表面具有氨基官能团,且本身具有黄色荧光。本发明还公开了一种孕酮检测方法。本发明采用表面具有氨基官能团的碳点作为孕酮检测的探针,基于氧化还原实现孕酮检测,氨基官能团的存在使碳点本身具有黄色荧光,加入氧化剂后氨基官能团悔被氧化为硝基,使碳点自身的荧光淬灭,再加入孕酮时,孕酮的还原性将碳点表面的硝基还原为氨基,从而使碳点的荧光恢复,通过测量碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度得到待检测的孕酮溶液的浓度;本发明所制备的碳点荧光探针灵敏度高,特异性好等优点,且制备方法简单检测过程方便,适合开发成试剂盒,用于临床检测。
Description
技术领域
本发明涉及分析化学与纳米材料领域,特别涉及一种用于孕酮检测的碳点荧光探针、制备方法及孕酮检测方法。
背景技术
孕酮是由卵巢黄体分泌的一种天然孕激素,在体内对雌激素激发过的子宫内膜有显著形态学影响,为维持妊娠所必需,主要表现在抑制宫缩,维持蜕膜反应,抑制免疫反应等。孕酮临床用于先兆性流产、习惯性流产等闭经或闭经原因的反应性诊断等,同时,与雌激素联合使用治疗更年期综合症。正常情况下,女性体内的日常含量维持在20-25mg的水平,但是怀孕期间能达到300-400mg的水平。所以,孕酮水平的检测分析具有重要的临床意义。传统的孕酮检测方法有高效液相色谱法,液相色谱-串联质谱法,化学发光法和免疫分析法等,但是这些方法用时较长,实验步骤相对复杂,不足以满足快速、简便、高效的检测要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种用于孕酮检测的碳点荧光探针、制备方法及孕酮检测方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种用于孕酮检测的碳点荧光探针,所述碳点荧光探针的表面具有氨基官能团。
优选的是,所述碳点荧光探针本身具有黄色荧光。
本发明还提供一种如上所述的用于孕酮检测的碳点荧光探针的制备方法,包括以下步骤:
1)将邻苯二胺溶解在乙醇中,然后将得到的溶液加入反应釜,加热,反应完全后冷却,收集所得溶液;
2)将所得溶液离心,收集离心液,并过滤,收集滤液;
3)将滤液进行透析,收集透析袋內,旋转蒸发后得到碳点荧光探针溶液。
优选的是,具体包括以下步骤:
1)将400mg邻苯二胺溶解在20mL乙醇中,搅拌直至溶液澄清,然后将得到的溶液转移到50mL的聚四氟乙烯衬底的反应釜,并在烘箱中180℃下加热8小时;反应完全后,冷却至室温并收集所得溶液;
2)将所得溶液在10000rpm下离心,收集离心液,并且使用孔径为0.22μm的尼龙滤膜过滤,收集滤液;
3)使用透析袋将滤液在超纯水中进行透析,透析24小时,收集透析袋內液,旋转蒸发后得到碳点荧光探针溶液,然后用真空冷冻干燥机进行干燥,并保存在5℃的冰箱中备用。
优选的是,所述步骤3)中采用截留分子量为500D的透析袋进行透析。
本发明还提供一种孕酮检测方法,其采用如上所述的制备方法制得的碳点荧光探针进行孕酮检测,其具体检测方法为:取制得的碳点荧光探针溶液,向其中加入双氧水溶液,使碳点荧光探针的黄色荧光淬灭;然后再向其中加入待检测的孕酮溶液,孕酮使碳点荧光探针的黄色荧光恢复,碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度与待检测的孕酮溶液的浓度呈线性正相关,通过测量碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度得到待检测的孕酮溶液的浓度。
优选的是,该方法还包括以下步骤:预先通过实验建立碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度与不同的孕酮溶液的浓度的线性关系。
本发明的有益效果是:本发明采用表面具有氨基官能团的碳点作为孕酮检测的探针,基于氧化还原实现孕酮检测,氨基官能团的存在使碳点本身具有黄色荧光,加入氧化剂后氨基官能团悔被氧化为硝基,使碳点自身的荧光淬灭,再加入孕酮时,孕酮的还原性将碳点表面的硝基还原为氨基,从而使碳点的荧光恢复,通过测量碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度得到待检测的孕酮溶液的浓度;
本发明所制备的碳点荧光探针是基于氧化还原的反应性探针,灵敏度高,特异性好等优点,且制备方法简单检测过程方便,适合开发成试剂盒,用于临床检测。
附图说明
图1为本发明的用于孕酮检测的碳点荧光探针制备原理图;
图2(A)和(B)分别为本发明所制备的碳点荧光探针的透射电镜(TEM)照片和高分辨透射电镜照片;
图3为本发明所制备的碳点荧光探针的红外谱图;
图4为本发明所制备碳点的激发发射光谱(A)和吸收光谱(B);
图5(A)为碳点荧光探针(线1)和加有过氧化氢的碳点荧光探针(线2)的荧光光谱;
图5(B)为用不同浓度过氧化氢(30%)淬灭碳点荧光探针的荧光强度的示意图;
图5(C)为用不同浓度的孕酮(P4)恢复淬灭碳点荧光探针的荧光恢复曲线;
图5(D)为碳点荧光探针光恢复后的荧光强度与不同浓度的孕酮之间的线性关系;
图6为本发明的碳点荧光探针对孕酮的检测光变化机理图。
具体实施方式
下面结合实施例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。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
碳点是一种新型的碳纳米材料,具有良好的水溶性和生物相容性,同时,该材料还具有荧光发射波长可调节、荧光量子产率高、结构稳定、抗光漂白能力强等特点,因此,使用碳点作为荧光探针并应用于生化检测越来越受到人们的关注。
本发明利用碳点的优势进行孕酮检测的相关研究,采用表面具有氨基官能团的碳点作为孕酮检测的探针,基于氧化还原实现孕酮检测,氨基官能团的存在使碳点本身具有黄色荧光,加入氧化剂后氨基官能团悔被氧化为硝基,使碳点自身的荧光淬灭,再加入孕酮时,孕酮的还原性将碳点表面的硝基还原为氨基,从而使碳点的荧光恢复。以上为本发明的总体构思,以下提供更为具体的实施例。
实施例1
提供一种用于孕酮检测的碳点荧光探针,所述碳点荧光探针的表面具有氨基官能团。所述碳点荧光探针本身具有黄色荧光。
实施例2
一种实施例1的用于孕酮检测的碳点荧光探针的制备方法,包括以下步骤:
1)将400mg邻苯二胺溶解在20mL乙醇中,搅拌直至溶液澄清,然后将得到的溶液转移到50mL的聚四氟乙烯衬底的反应釜,并在烘箱中180℃下加热8小时;反应完全后,冷却至室温并收集所得溶液;
2)将所得溶液在10000rpm下离心,去除溶液中的大颗粒物,收集离心液,并且使用孔径为0.22μm的尼龙滤膜过滤,收集滤液;
3)使用截留分子量为500D的透析袋将滤液在超纯水中进行透析,透析24小时去除原料和杂质,收集透析袋內液,旋转蒸发后得到碳点荧光探针溶液,然后用真空冷冻干燥机进行干燥,并保存在5℃的冰箱中备用。
对制得的碳点荧光探针进行性能测试:
如图2(A)和(B)分别为所制备的碳点荧光探针的透射电镜(TEM)照片和高分辨透射电镜照片。从图中可以看出,每个碳点荧光探针的尺寸大约为10-20nm,且粒径均一、分散性好。
如图3是碳点荧光探针的红外谱图,从图中可以看出,在2850cm-1和2915cm-1处的吸收带是从-C-H的伸缩振动得到的。在3282cm-1处出现的峰来自-N-H的伸缩振动。而来自C=O的伸缩振动体现在1043cm-1处的谱带。综合来看,红外谱图的吸收峰表明碳点荧光探针的表面富含氨基和羰基官能团。
如图4是所制备碳点的激发发射光谱(A)和吸收光谱(B),从激发和发射光谱可以看出,该碳点的激发光谱在420nm处(573em),发射光谱在580nm处(其中曲线从下至上依次为:460ex、440ex、420ex、400ex、),发射光波长位置不会受激发光波长变化而变化;从吸收光谱可以看出,该碳点的吸收峰主要位于460nm处。同时,从图4右上角的插图可知,在光照条件下,该碳点能够发出明亮的黄色荧光。
实施例3
一种孕酮检测方法,其采用实施例2所述的制备方法制得的碳点荧光探针进行孕酮检测,其具体检测方法为:取制得的碳点荧光探针溶液,向其中加入双氧水溶液,使碳点荧光探针的黄色荧光淬灭;然后再向其中加入待检测的孕酮溶液,孕酮使碳点荧光探针的黄色荧光恢复,碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度与待检测的孕酮溶液的浓度呈线性正相关,通过测量碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度得到待检测的孕酮溶液的浓度。
其中,该方法还包括以下步骤:预先通过实验建立碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度与不同的孕酮溶液的浓度的线性关系。
该检测方法的原理分析:
如图5(A)为碳点荧光探针(线1)和加有过氧化氢的碳点荧光探针(线2)的荧光光谱。图5(B)为用不同浓度过氧化氢(30%)淬灭碳点荧光探针的荧光强度的示意图,图中曲线从上至下浓度依次为:0μl、10μl、20μl、30μl、40μl、50μl、60μl、70μl。图5(C)为用不同浓度的孕酮(P4)恢复淬灭碳点荧光探针的荧光恢复曲线,图中曲线从下至上浓度依次为:0μl、20μl、40μl、60μl、80μl、100μl、120μl、140μl、160μl、180μl、200μl。图5(D)为碳点荧光探针光恢复后的荧光强度与不同浓度的孕酮之间的线性关系(激发波长为420nm,发射波长为573nm)。
该碳点荧光探针本身具有黄色荧光,在碳点荧光探针溶液中加入一定浓度的双氧水溶液,碳点荧光探针的荧光强度急剧下降(图5A和B),此后,在荧光淬灭的溶液中逐步加入一定浓度的孕酮溶液,溶液的荧光强度又逐渐恢复(图5C),碳点荧光探针溶液的荧光强度恢复情况与加入孕酮的浓度呈线性关系。所有的测量均在激发波长为420nm,发射波长为573nm的条件下。
由此可知,可通过调控双氧水使碳点荧光探针溶液的荧光淬灭,然后通过孕酮使其荧光恢复,通过先建立碳点荧光探针光恢复后的荧光强度与不同浓度的孕酮之间的线性关系即可实现孕酮溶液的浓度检测。本发明中该碳点荧光探针对孕酮的检测限为10.25nM,远低于受孕女性的正常生理水平,具有实际应用的潜力。
该碳点荧光探针的检测机理分析:
如图6为碳点荧光探针对孕酮的检测光变化机理。制备所得的碳点具有明亮的黄色荧光,碳点表面富含氨基(推电子基团);当碳点溶液中加入双氧水时,双氧水将碳点表面的氨基氧化为硝基,硝基是吸电子基团,能有效淬灭碳点自身的荧光;当在此溶液中再加入孕酮时,孕酮的还原性将碳点表面的硝基还原为氨基,从而使碳点的荧光恢复。由此可见,该碳点能有效检测溶液中的孕酮浓度,具有较高的应用前景。
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。
Claims (2)
1.一种孕酮检测方法,其特征在于,其采用碳点荧光探针进行孕酮检测,其具体检测方法为:取碳点荧光探针溶液,向其中加入双氧水溶液,使碳点荧光探针的黄色荧光淬灭;然后再向其中加入待检测的孕酮溶液,孕酮使碳点荧光探针的黄色荧光恢复,碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度与待检测的孕酮溶液的浓度呈线性正相关,通过测量碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度得到待检测的孕酮溶液的浓度;所述碳点荧光探针的表面具有氨基官能团且所述碳点荧光探针本身具有黄色荧光;
所述碳点荧光探针的制备方法具体包括以下步骤:
1)将400mg邻苯二胺溶解在20mL乙醇中,搅拌直至溶液澄清,然后将得到的溶液转移到50mL的聚四氟乙烯衬底的反应釜,并在烘箱中180℃下加热8小时;反应完全后,冷却至室温并收集所得溶液;
2)将所得溶液在10000 rpm下离心,收集离心液,并且使用孔径为0.22μm的尼龙滤膜过滤,收集滤液;
3)使用透析袋将滤液在超纯水中进行透析,透析24小时,收集透析袋內液,旋转蒸发后得到碳点荧光探针溶液,然后用真空冷冻干燥机进行干燥,并保存在5℃的冰箱中备用;
所述步骤3)中采用截留分子量为500D的透析袋进行透析。
2.根据权利要求1所述的一种孕酮检测方法,其特征在于,该方法还包括以下步骤:预先通过实验建立碳点荧光探针荧光恢复后的荧光强度与不同的孕酮溶液的浓度的线性关系。
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