CN113831917A - 一种用于检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的橙红色荧光碳点的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种可简易合成并对桑色素和内源性/外源性次氯酸盐具有专一性识别作用的橙红色荧光碳点的制备方法和应用，属于荧光碳点技术领域，荧光碳点的制备：称取硫酸耐尔蓝和柠檬酸溶解在乙醇中，超声得到均匀混合溶液；将上述溶液转移至水热反应釜中反应，待反应停止后静置冷却至室温，离心去除不溶物取上清液，通过500‑1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理，即得到纯净的碳点水溶液；将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到橙红色荧光发射的碳点。所制备的橙红色荧光碳点能够通过静态猝灭检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐，选择性好，灵敏度高。相比与其它碳点基荧光传感方法，本发明所提出的方法具有更长的发射波长。

Description

一种用于检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的橙红色荧 光碳点的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于荧光碳点技术领域，具体涉及一种用于检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的橙红色荧光碳点的制备方法及其应用。
背景技术
次氯酸根阴离子（ClO-）及其共轭酸（HOCl）涉及多种病理性疾病，包括动脉粥样硬化，神经元变性，囊性纤维化，关节炎和癌症。生物学上，已知次氯酸是重要的活性氧物质（ROS）之一，并且不受控制的HOCl水平将破坏DNA和蛋白质，从而导致各种疾病。然而，在我们的日常生活中，HOCl / ClO-作为饮用水，游泳池水和家用漂白剂的消毒剂被广泛使用。因此，对次氯酸盐具有高灵敏度和选择性的实时检测是至关重要的，并引起了广泛的关注。
桑色素是从桑科植物的树皮和一些中草药中提取的一种多羟基黄酮类化合物。其具有抗菌抗氧化、抗炎抗病毒、预防心血管疾病、抑制恶性肿瘤生长和转移等多种药理作用。临床上被用于抗病毒感染，治疗头痛、胃病、慢性炎症和冠心病等，同时对肝癌和乙型肝炎也有一定的疗效。目前桑色素的测定方法主要有高效液相色谱法、伏安法和荧光光谱法等。与其他测定方法相比，荧光光谱法具有快速检测、易操作和低成本等优势，因而得到研究人员的更多青睐。
碳点由于优异的发光性能、良好的化学稳定性、生物相容性及表面功能可调节性等特点，在生物成像、环境监测及纳米材料等诸多领域具有良好的应用前景。目前合成的碳点大多发出蓝绿色荧光，这限制了其在生物医学和光电器件中的应用。因此，设计合成长波发射荧光碳点用以构建桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的生物传感平台具有极其重要的研究意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可简易合成并对桑色素和内源性/外源性次氯酸盐具有专一性识别作用的橙红色荧光碳点的制备方法和应用。
本发明采用如下技术方案：
一种用于检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的橙红色荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按比例称取硫酸耐尔蓝和柠檬酸，溶解在乙醇中，超声得到均匀混合溶液；
第二步，将上述混合溶液转移至水热反应釜中，在150-200℃下反应4-8 h，待反应停止后，静置冷却至室温，离心去除不溶物取上清液，通过500-1000 Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少三天，即得到纯净的碳点水溶液；
第三步，将第二步所得的碳点水溶液冷冻干燥后，得到橙红色荧光发射的碳点。
进一步地，第一步中所述硫酸耐尔蓝、柠檬酸和乙醇的质量比为0.1-4：150：2000。
所述橙红色荧光发射的碳点用于桑色素和次氯酸盐的检测。
所述橙红色荧光发射的碳点用于细胞内桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的检测。
所述橙红色荧光发射的碳点用于斑马鱼内桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的检测。
本发明制备的橙红色荧光发射的碳点对桑色素和次氯酸盐具有专一性识别作用。原因如下：
加入桑色素后，碳点的紫外可见吸收光谱发生了变化，如图10所示，在348 nm处出现新的吸收峰。且加入桑色素前后碳点的荧光寿命没有变化。因此，我们推测该猝灭机制为静态猝灭。
加入次氯酸盐后，碳点的紫外可见吸收光谱发生了变化，如图11所示，在458 nm处出现新的吸收峰。且加入次氯酸盐前后碳点的荧光寿命没有变化。因此，我们推测该猝灭机制为静态猝灭。
本发明的有益效果如下：
(1) 本发明操作步骤简单，不需经过表面钝化剂处理或修饰即可得到橙红色荧光发射的碳点。
(2) 本发明所制得的碳点在水溶液中具有良好的溶解度和分散性。
(3) 本发明所制备的碳点量子产率较高，以罗丹明B(乙醇中量子产率为89％)为参照物，所得碳点的量子产率一般在40-56%之间。
(4) 制备得到的橙红色荧光发射的碳点对次氯酸盐和桑色素具有专一性识别作用，用于次氯酸盐和桑色素的检测，选择性好，灵敏度高。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点的红外光谱图。
图2为本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点的紫外吸收光谱及荧光激发-发射光谱。
图3为本发明实施例1制备的碳量子点荧光发射曲线随激发波长变化的光谱图。
图4为不同浓度次氯酸盐存在是碳点的荧光变化图。
图5为不同浓度桑色素存在时碳点的荧光变化图。
图6为本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点被内源性/外源性次氯酸盐猝灭的激光共聚焦图，所述的细胞为Hela细胞。
图7为本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点被桑色素猝灭的激光共聚焦图，所述的细胞为Hela细胞。
图8为本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点被内源性/外源性次氯酸盐猝灭的激光共聚焦图，所述的鱼为斑马鱼。
图9为本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点被桑色素猝灭的激光共聚焦图，所述的鱼为斑马鱼。
图10为本发明橙红色荧光发射的碳点加入桑色素前后可见吸收光谱图。
图11为本发明橙红色荧光发射的碳点加入次氯酸盐前后可见吸收光谱图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明做出进一步说明，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
一种用于检测次氯酸盐和桑色素的橙红色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：
1) 称取一定质量的硫酸耐尔蓝和柠檬酸溶解在乙醇中，超声得到均匀混合溶液；所述硫酸耐尔蓝、柠檬酸和乙醇的质量比为1:150:2000；
2) 将上述混合溶液转移至水热反应釜中，在180℃下反应6 h，待反应停止后 静置冷却至室温，离心去除不溶物取上清液，通过500-1000 Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少三天，即得到纯净的碳点水溶液；
3) 将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到橙红色荧光发射的碳点。以罗丹明B为参照物，其相对量子产率为54.4%。
实施例2
一种用于检测次氯酸盐和桑色素的橙红色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：
1) 称取一定质量的硫酸耐尔蓝和柠檬酸溶解在乙醇中，超声得到均匀混合溶液；所述硫酸耐尔蓝、柠檬酸和乙醇的质量比为0.5:150:2000；
2) 将上述混合溶液转移至水热反应釜中，在160℃下反应4 h，待反应停止后 静置冷却至室温，离心去除不溶物取上清液，通过500-1000 Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少三天，即得到纯净的碳点水溶液；
3) 将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到橙红色荧光发射的碳点。以罗丹明B为参照物，其相对量子产率为32%。
实施例3
一种用于检测次氯酸盐和桑色素的橙红色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：
1) 称取一定质量的硫酸耐尔蓝和柠檬酸溶解在乙醇中，超声得到均匀混合溶液；所述硫酸耐尔蓝、柠檬酸和乙醇的质量比为2:150:2000；
2) 将上述混合溶液转移至水热反应釜中，在200℃下反应8 h，待反应停止后 静置冷却至室温，离心去除不溶物取上清液，通过500-1000 Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少三天，即得到纯净的碳点水溶液；
3) 将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到橙红色荧光发射的碳点。以罗丹明B为参照物，其相对量子产率为41%。
实施例4
本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点表征如图1所示。红外光谱图证明该具有苯环结构且表面含有氨基。
实施例5
本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点的光学性质谱图如图2、3所示。该碳点的UV-Vis吸收谱线在255 nm和523 nm左右存在三个吸收峰。在514nm的激发下出现615 nm的发射波长，呈橙红色荧光。图3是在不同激发波长下该碳点的发射光谱图，表明碳点具有激发波长独立性。
实施例6
本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点对ClO-的传感如图4所示，其线性范围为2.5-90 μM，检出限为0.46 μM。
实施例7
本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点对桑色素的传感如图5所示，其线性范围为5-125μM，检出限为0.84μM。
实施例8
本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点的细胞成像图如图6所示。使用人宫颈癌细胞Hela在橙红色荧光碳点水溶液(pH＝7.4)中孵育2小时，碳点充分分散到细胞质区域，在橙色通道里呈现明亮的橙色荧光。通过提前8小时加入脂多糖（LPS）来刺激细胞产生内源性ClO-，加入碳点孵育2小时后，荧光强度明显降低。加入外源性ClO-后，荧光强度逐渐降低。该结果表明碳点可以用于检测细胞内的内外源ClO-。
图7 为实施例1制备的橙红色荧光碳点被桑色素猝灭的细胞成像图，加入桑色素后，碳点的荧光被猝灭。说明该橙红色荧光碳点可以用于构建生物体内次氯酸盐和桑色素的荧光传感平台。
实施例9
本发明实施例1制备的橙红色荧光碳点的斑马鱼成像图如图8所示。使用斑马鱼在橙红色荧光碳点水溶液(pH＝7.4)中孵育2小时，碳点充分分散到斑马鱼体内，在橙色通道里呈现明亮的橙色荧光。通过提前8小时加入脂多糖（LPS）来刺激斑马鱼产生内源性ClO-，加入碳点孵育2小时后，荧光强度明显降低。加入外源性ClO-后，荧光强度逐渐降低。该结果表明碳点可以用于检测斑马鱼内的内外源ClO-。。
图9 为实施例1制备的橙红色荧光碳点被桑色素猝灭的斑马鱼成像图，加入桑色素后，碳点的荧光被猝灭。说明该橙红色荧光碳点可以用于构建生物体内次氯酸盐和桑色素的荧光传感平台。

Claims (5)

1.一种用于检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的橙红色荧光碳点的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，按比例称取硫酸耐尔蓝和柠檬酸，溶解在乙醇中，超声得到均匀混合溶液；
第二步，将上述混合溶液转移至水热反应釜中，在150-200℃下反应4-8 h，待反应停止后，静置冷却至室温，离心去除不溶物取上清液，通过500-1000 Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少三天，即得到纯净的碳点水溶液；
第三步，将第二步所得的碳点水溶液冷冻干燥后，得到橙红色荧光发射的碳点。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的橙红色荧光碳点的制备方法，其特征在于：第一步中所述硫酸耐尔蓝、柠檬酸和乙醇的质量比为0.1-4：150：2000。
3.一种利用权利要求1或2所述的制备方法制备的橙红色荧光发射的碳点用于桑色素和次氯酸盐的检测。
4.一种利用权利要求1或2所述的制备方法制备的橙红色荧光发射的碳点用于细胞内桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的检测。
5.一种利用权利要求1或2所述的制备方法制备的橙红色荧光发射的碳点用于斑马鱼内桑色素和内源性/外源性次氯酸盐的检测。
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