CN112608744B - 一种绿色荧光碳点及其制备方法和在检测芦丁中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色的荧光碳点及其制备方法和在检测芦丁中的应用，所述的碳点(CDs)是以左氧氟沙星和对氨基苯磺酸为原料，通过一步水热合成法制备得到；该碳点水溶性良好且光学性能稳定，可以发出明亮的绿色荧光。本发明制备方法简便，制得的碳点作为荧光探针能够用于芦丁(Rutin)的分析检测。基于内滤效应，碳点的荧光被芦丁有效淬灭。根据荧光的变化程度可以检测出血液中芦丁的含量。本发明提供的检测芦丁的方法与传统方法相比，无需利用昂贵的分析仪器即可达到良好的检测效果，具有优异的选择性和灵敏度，简便快速，可直接检测血液样品中芦丁的含量。

Description

一种绿色荧光碳点及其制备方法和在检测芦丁中的应用
技术领域
本发明涉及荧光碳点和芦丁的检测，具体涉及一种绿色荧光碳点及其制备方法，以及将该碳点用于检测芦丁。
背景技术
芦丁(Rutin)作为天然的黄酮衍生物中的一种，具有极高的生物活性。据报道，芦丁存在于70种草药中，作为药物其具有广泛的治疗功能。例如，它可以降低血压、扩张毛细血管，并且在抗炎、抗菌，抗癌和抗氧化等方面可以发挥良好作用。由于其众多的优点，芦丁作为药物已经被广泛应用于疾病的治疗。监测血液和尿液中芦丁的水平对于药效的调查及个体反应的研究具有重要意义。目前，电化学分析方法，毛细管电泳分光光度法，和化学发光等多种方法被用于芦丁的测定。但是，由于成本高、操作程序复杂等缺点限制了其应用。因此，构建一种操作简便有效的方法用于芦丁的测定具有重要意义。
近年来，由于荧光碳点(CDs)具有众多独特优越的性质，包括水溶性良好、毒性低和简单的制备方法，已被成功应用于分析检测、生物成像、药物传递、催化等研究方向。尤其利用碳点优异的荧光性质，构建荧光探针用于药物的分析检测受到广泛关注。例如核黄素、环丙沙星、异烟肼等多种药物也可以通过构筑碳点荧光探针实现对其快速分析。因此，构建基于碳点的荧光探针将其应用于药物的分析具有广阔的应用价值。
因此，本发明基于碳点优异的荧光性质和生物性能，开发了一种荧光分析方法检测芦丁的方法。该方法具备简单易行，选择性好，灵敏度高的优点，预示着将其应用于芦丁的分析在生物医学中具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构性质优异的荧光碳点及其制备方法，碳点的制备方法简便；所制备的碳点表面化学结构优异，可应用于检测芦丁，并展现出良好的选择性和灵敏度。
本发明提供的一种绿色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：
1)、将左氧氟沙星和对氨基苯磺酸置于玻璃烧杯中，加入二次水，充分搅拌后超声溶解10-15分钟，左氧氟沙星和对氨基苯磺酸的质量比为：1∶0.5-1.5；
2)、将上述溶液转移至水热反应釜中，并置于烘箱内，180℃反应2-6小时；
3)、待反应停止后静置水热反应釜，冷却至室温，过滤，将反应产物加入去离子水稀释10-20倍，在8000r/m转速下离心10min，通过100Da的透析袋透析处理35-75h得到澄清橘色的溶液，用0.22μm滤膜过滤后得到纯净的碳点水溶液；
4)、将上述碳点溶液冷冻干燥后得到目标产物。
所述步骤1)中的左氧氟沙星和对氨基苯磺酸的质量比优选为：1∶1。
上述方法制备的碳点荧光性质稳定，具有良好的水溶性和分散性，制备方法简便，利用一步水热合成法即可制得，并且无需繁琐的样品预处理和纯化过程，反应条件温和且环境友好，在一般实验室均能完成，易于推广。此外，该碳点表现出良好的选择性，在碳点溶液中，只有加入芦丁，碳点的荧光发生明显淬灭。
本发明提供的荧光碳点检测芦丁的方法，其特征在于步骤为：
1)、配置浓度为0.1mg/mL的碳点溶液；
2)、配置浓度为10.0mM的芦丁的标准溶液；
3)、向碳点溶液中逐渐滴加20μL不同浓度芦丁溶液(0-50μM)，使碳点的荧光逐渐淬灭；
4)、测定碳点反应前后的荧光强度，根据碳点的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测芦丁的标准曲线。
5)、定量检测：测定待测血液样品和碳点反应前后的荧光强度变化，计算反应前后相对荧光强度变化值，参照步骤4)中获得的标准曲线，得到待测血液样品中芦丁的含量。
本发明具有以下有益技术效果：
(1)本发明通过一步水热法即可得到碳点溶液，合成方法简单有效，原料廉价易得，反应条件温和且环境友好，在一般实验室均能完成，易于推广。所制备的碳点作为探针可用于检测芦丁，线性范围为0.33～28μmol/L，检测限为0.094μmol/L
(2)本发明所述的基于碳点的荧光探针与传统有机探针相比，制备步骤简单，无需后续添加强酸强碱或表面钝化剂进行处理，反应物在同一体系中进行碳化、聚合及表面修饰，即可得到目标碳点。
(3)本发明所述的荧光碳点在检测芦丁的应用与传统的芦丁检测方法相比，无需利用昂贵的分析仪器即可达到良好的检测效果，具有优异的选择性和灵敏度，在实际操作中更具有优越性。
附图说明
图1为实施例1制备的碳点的荧光发射光谱及紫外吸收光谱；
图2为实施例1制备的碳点的红外图谱图中横坐标为检测波长，纵坐标为透过率；
图3为实施例1制备的碳点的XPS图谱；
图4为实施例1制备的碳点检测芦丁的荧光发射光谱图；
图5为碳点、碳点/芦丁溶液体系在紫外灯下的照片；
图6为其他物质对碳点检测芦丁无荧光干扰的柱状图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做详细说明，实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
碳点的制备方法：
1)、将0.1g左氧氟沙星和0.1g对氨基苯磺酸置于玻璃烧杯中，加入15mL二次水，充分搅拌后超声溶解15分钟；
2)、将上述溶液转移至水热反应釜中，并置于烘箱内，180℃反应4小时；
3)、待反应停止后静置水热反应釜，冷却至室温，过滤，将反应产物加入去离子水稀释20倍，在8000r/m转速下离心10min，通过100Da的透析袋透析处理72h得到澄清橘色的溶液，用0.22μm滤膜过滤后得到纯净的碳点水溶液；
4)、将上述碳点溶液冷冻干燥后得到米黄色固体。
实施例2
将实施例1制备的荧光碳点进行荧光激发、发射和紫外吸收光谱表征(见图1)，在248nm，287nm和330nm处的三个吸收峰可分别归因于芳香族苯环sp2的π-π*跃迁，C-N键和C＝S键的n/π*跃迁。N,S,F-CDs的最佳激发和发射波长分别为352nm和500nm。对该碳点进行红外表征和XPS表征(见图2-3)，表面含有氨基、羧基、羟基基团。
实施例3
取实施例1制备的荧光碳点水溶液(0.1mg/mL)3mL置于荧光比色皿中，然后向荧光杯中逐渐滴加20μL不同浓度芦丁溶液(0-50μM)，混合均匀，在荧光光度计中扫描发射光谱(λex＝352nm，λem＝500nm)，根据芦丁的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系，计算碳点对芦丁的检测范围及检出限(见图4)。
实施例4
将实施例1制备的荧光碳点水溶液置于荧光杯中，在365nm紫外灯下的图片，碳点溶液为绿色荧光(左)，加入芦丁后荧光明显淬灭(见图5)。
实施例5
取实施例1制备的荧光碳点水溶液(0.1mg/mL)3.0mL置于荧光比色皿中，分别加入其他类型干扰物，10μL浓度为10mM的金属离子、20μL浓度为10mM的生物小分子溶液，混合均匀，在荧光光度计中扫描发射光谱(λex＝352nm，λem＝500nm)，记录加入不同前后，碳点溶液的荧光强度，通过计算相对荧光强度观察碳点对芦丁的选择性。见图6，只有芦丁能使碳点的荧光淬灭。

Claims (4)

1.一种绿色荧光碳点在检测芦丁中的应用，所述的绿色荧光碳点通过如下步骤的方法制备得到：
1）、将左氧氟沙星和对氨基苯磺酸置于玻璃烧杯中，加入二次水，充分搅拌后超声溶解10-15分钟，左氧氟沙星和对氨基苯磺酸的质量比为1∶0.5-1.5；
2）、将步骤1）制得的溶液转移至水热反应釜中，并置于烘箱内，180℃反应2- 6小时；
3）、待反应停止后静置水热反应釜，冷却至室温，过滤，将反应产物加入去离子水稀释10-20倍，在8000 r/m转速下离心10 min，通过100 Da 的透析袋透析处理36-75 h得到澄清橘色的溶液，用0.22 μm滤膜过滤后得到纯净的碳点水溶液；
4) 、将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到目标产物。
2.如权利要求1所述的绿色荧光碳点在检测芦丁中的应用，其特征在于，所述的左氧氟沙星和对氨基苯磺酸的质量比为1∶1。
3.一种绿色荧光碳点在制备检测血液中芦丁的探针中的应用，所述的绿色荧光碳点为权利要求1中所述的荧光碳点。
4.一种荧光碳点在制备检测血液中芦丁的探针中的应用，其特征在于，步骤为：
1）、配制 浓度为0.1mg/mL的权利要求1中所述碳点的溶液；
2）、配制 浓度为10.0 mM的芦丁的标准溶液；
3）、向碳点溶液中逐渐滴加20μL不同浓度芦丁溶液，使碳点的荧光逐渐淬灭；
4）、测定碳点反应前后的荧光强度，根据碳点的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测芦丁的标准曲线；
5）、定量检测：测定待测血液样品和碳点反应前后的荧光强度变化，计算反应前后相对荧光强度变化值，参照步骤4）中获得的标准曲线，得到待测血液样品中芦丁的含量。
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