CN113916845A - 一种多羟基化合物的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多羟基化合物的检测方法，提供氧化石墨烯量子点溶液；所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液与待测样品混合后，采用荧光分光光度法对所述待测样品中的多羟基化合物进行定量检测。本发明通过用硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点修饰，得到以第一混合溶液中的硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点为荧光标记物，荧光分光光度法检测多羟基化合物的方法具有良好的选择性和较高的灵敏度，可以满足在不同环境下对多羟基化合物实现准确、快速、灵敏的检测。
Description
技术领域
本发明涉及羟基类化合物的检测技术领域，尤其涉及一种多羟基化合物的检测方法。
背景技术
石墨烯量子点的尺寸一般为10～100nm，同时由于其具有较宽的吸收范围，优越的光稳定性，良好的生物相容性和极低的细胞毒性，使得石墨烯量子点在很多方面具有广泛的应用，如荧光和电化学发光传感器、细胞成像等。然而由于石墨烯量子点在荧光检测方面的应用往往受限于其较低的荧光量子产率，这给制备出具有良好的选择性和灵敏度的石墨烯量子点荧光传感系统带来了额外的困难。
多羟基化合物是自然界中一类重要的有机化合物，由于其具有良好的亲水性，对合成水溶性的量子点具有不可替代的修饰作用。目前对其修饰量子点后是否具有残留的检测的方法层出不穷，其中电化学方法是其中最广为研究的方法。大多数电化学检测方法是利用特定的氧化酶作为检测手段的核心，这就使得电化学手段成本昂贵且对检测环境十分敏感。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多羟基化合物的检测方法，旨在解决现有的多羟基化合物的检测方法存在选择性差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种多羟基化合物的检测方法，包括步骤：
提供氧化石墨烯量子点溶液；
所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应，得到第一混合溶液；
将所述第一混合溶液与待测样品混合后，采用荧光分光光度法对所述待测样品中的多羟基化合物进行定量检测。
有益效果：本发明通过用硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点修饰，得到以第一混合溶液中的硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点为荧光标记物，荧光分光光度法检测多羟基化合物的方法具有良好的选择性和较高的灵敏度，可以满足在不同环境下对多羟基化合物实现准确、快速、灵敏的检测。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中，提供的一种多羟基化合物的检测方法的流程图。
图2为本发明具体实施方式中，乳糖与对氨基苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点交联形成的交联分子的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种多羟基化合物的检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
参见图1，本发明实施例提供一种多羟基化合物的检测方法，包括步骤：
S10、提供氧化石墨烯量子点溶液；
S20、所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应，得到第一混合溶液；
S30、将所述第一混合溶液与待测样品混合后，采用荧光分光光度法对所述待测样品中的多羟基化合物进行定量检测。
本实施例中，通过用硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点修饰，提高了石墨烯量子点的荧光量子产率；同时，硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点与多羟基化合物交联导致修饰的氧化石墨烯量子点团聚或形成刚性结构分子，当因交联导致修饰的氧化石墨烯量子点团聚时，硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点的荧光发生淬灭，当因交联促使修饰的氧化石墨烯量子点形成刚性结构分子时，硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点的荧光发生增强。因此，本实施例通过用硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点修饰，得到以第一混合溶液中的硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点为荧光标记物，荧光分光光度法检测多羟基化合物的方法具有良好的选择性和较高的灵敏度；同时该检测方法可以满足在不同环境下对多羟基化合物实现准确、快速、灵敏的检测。
具体地，氧化石墨烯量子点的表面带有大量的负电荷，这些负电荷使得石墨烯量子点之间相互排斥，防止发生相互碰撞以及发生能量转移导致荧光淬灭；利用硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点进行修饰，能够提高氧化石墨烯量子点的荧光量子产率；在加入多羟基化合物后，不同结构的多羟基化合物会与硼酸衍生物通过形成共价键形成交联结构，导致硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点的荧光淬灭或者增强(具有刚性结构的多羟基化合物(如单糖)倾向与多个硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点交联，导致多个硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点因团聚而发生荧光淬灭；具有柔性结构的多羟基化合物(如双塘)倾向与单个硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点交联形成刚性分子，从而有效的抑制硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点内部由于化学键转动引起的能量损失而发生荧光增强)，从而实现对不同结构多羟基化合物特异性检测，即对多羟基化合物检测具有良好的选择性。
在一种实施方式中，步骤S10中，所述氧化石墨烯量子点溶液由氧化石墨烯量子点溶于水得到，所述氧化石墨烯量子点溶液的浓度为10～30mg/mL；例如，浓度为10mg/mL、12mg/mL、15mg/mL、25mg/mL等。上述浓度范围内，有利于硼酸衍生物能够与氧化石墨烯量子点进行反应，从而硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点进行修饰。
进一步在一种实施方式中，所述氧化石墨烯量子点溶液中，氧化石墨烯量子点的分子量为3000～5000Da(如分子量为3000Da、3500Da、4000Da、4200Da等)；和/或，所述氧化石墨烯量子点的横向尺寸为3～5nm(如横向尺寸为3nm、3.2nm、3.3nm、3.8nm等)；和/或，所述氧化石墨烯量子点的厚度为2～4nm(如厚度为2nm、2.4nm、2.5nm、2.9nm)；和/或，所述氧化石墨烯量子点的层数为3～6层(如层数为3层、4层、5层、6层)。所述氧化石墨烯量子点中含有大量的羧基、羟基和环氧基，如所述氧化石墨烯量子点的边缘含有大量的羧基、羟基。
在一种实施方式中，步骤S20中，所述硼酸衍生物可选自但不限于邻氨基苯硼酸、间氨基苯硼酸、对氨基苯硼酸、邻氯苯硼酸、间氯苯硼酸、对氯苯硼酸、邻羟基苯硼酸、间羟基苯硼酸、对羟基苯硼酸、邻羧基苯硼酸、间羧基苯硼酸和对羧基苯硼酸中的至少一种。上述硼酸衍生物与氧化石墨烯量子点反应得到的硼酸衍生物修饰的具有更高的荧光量子产率，有利于提到硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点作为荧光标记物对多羟基化合物检测的灵敏度。
在一种实施方式中，步骤S20中，所述氧化石墨烯量子点、硼酸衍生物的质量比为1:0.01～0.1。例如，氧化石墨烯量子点、硼酸衍生物的质量比可为1:0.02、1:0.047、1:0.075、1:0.012等。
进一步在一种实施方式中，步骤S20中，所述所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应的步骤包括：在碳二亚胺化合物存在下，所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应；所述碳二亚胺化合物可选自但不限于1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride，EDC·HCl)、二环己基碳二亚胺和N,N'-二异丙基碳二亚胺中的至少一种。上述碳二亚胺化合物对氧化石墨烯量子点上的羧基等反应基团具有活化作用，有利于硼酸衍生物与氧化石墨烯量子点进行反应，从而有利于硼酸衍生物修饰氧化石墨烯量子点。
更进一步在一种实施方式中，步骤S20中，所述氧化石墨烯量子点、硼酸衍生物、碳二亚胺化合物的质量比为1:0.01～0.1:0.02～0.04。例如，氧化石墨烯量子点、硼酸衍生物、碳二亚胺化合物的质量比可为1:0.02:0.08、1:0.047:0.02、1:0.075:0.033、1:0.012:0.024等。上述质量比范围内，反应得到的硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点具有更高的荧光量子产率，有利于提到硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点作为荧光标记物对多羟基化合物检测的灵敏度。
在一种实施方式中，步骤S20中，所述反应的温度为2～8℃(如温度可为2℃、4℃、5℃、8℃等)；和/或，所述反应的时间为10～60min(如时间可为20min、25min、30min、40min等)。
在一种实施方式中，步骤S30中，所述多羟基化合物可为单糖或双糖。
进一步在一种实施方式中，所述多羟基化合物为单糖可为葡萄糖、果糖、半乳糖或甘露糖，所述双糖可为乳糖或蔗糖；但不限于此。较佳地，所述单糖为葡萄糖。
具体地，当硼酸衍生物为对氨基苯硼酸，碳二亚胺化合物为EDC·HCl，多羟基化合物为单糖(分子中的羟基数目小于等于5)，由于单糖分子较小，分子呈短而小的平面刚性结构，不能够弯曲去与一个氧化石墨烯量子点上多个氨基苯硼酸类化合物结合，例如，多羟基化合物为葡萄糖(结构为
)时，对氨基苯硼酸对氧化石墨烯量子点修饰的反应式为：
对氨基苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点与葡萄糖进行交联的反应式为：
因葡萄糖中含有两对相反的反式邻羟基基团，单个葡萄糖分子主要倾向于与多个(2个以上)修饰的氧化石墨烯量子点结合，导致修饰的氧化石墨烯量子点之间进行了团聚，从而使修饰的氧化石墨烯量子点荧光发生最大程度上的淬灭；而其他单糖物质，由于其不含有两对相反的反式邻羟基基团，其只能连接较少修饰的氧化石墨烯量子点，使部分修饰的氧化石墨烯量子点荧光发生淬灭；可知，相对于其他单糖物质，该检测方法对葡萄糖具有更好的检测灵敏度，因此，较佳地，所述单糖为葡萄糖。对于双糖而言，双糖分子较大，分子呈长而柔性的结构，分子自身具有更多的邻羟基对(分子中的羟基数目大于等于8，小于等于10)，其更加倾向于和单个氧化石墨烯量子点上的氨基苯硼酸结合，形成一个更大的平面结构；例如，当多羟基化合物为乳糖(结构为
)时，乳糖与单个石墨烯量子点上修饰的多个氨基苯硼酸基团发生结合，从而形成如图2所示的交联分子，在这种情况下，相当于形成了使修饰的氧化石墨烯量子点转化成具有刚性结构的分子，该刚性结构可以有效的抑制分子内部由于化学键转动引起的能量损失，从而使得荧光强度上升。
在一种实施方式中，步骤S30具体包括：
S31、配制N组具有不同标准浓度的多羟基化合物溶液，将N组具有不同标准浓度的多羟基化合物溶液及待测样品分别与所述第一混合溶液混合，得到N组标准混合液和第二混合液，其中，N为大于等于5的整数；
S32、对所述N组标准混合液和第二混合液分别进行荧光测量，拟合出所述标准混合液的荧光强度与所述多羟基化合物溶液的浓度之间的关系方程；
S33、根据所述关系方程，用测得的第二混合液的荧光强度计算出所述待测样品中的多羟基化合物的浓度。
在一种实施方式中，步骤S31中，所述多羟基化合物溶液由多羟基化合物溶于水的得到。所述N组具有不同标准浓度的多羟基化合物溶液中，包含一组多羟基化合物溶液的浓度为0的水为对照组。所述待测样品中，不含有具有荧光性质的物质。
在一种实施方式中，所述待测样品可为量子点体系的清洗残留液，所述量子点体系可为多羟基化合物修饰量子点后的量子点体系或多羟基化合物与量子点表面的原有配体进行配体交换后的量子点体系。所述量子点体系中的量子点包括Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点和Ⅳ-Ⅵ族量子点中的至少一种；所述量子点体系中的量子点可为全无机钙钛矿量子点、有机-无机钙钛矿量子点、铜硫铟三元量子点或硅量子点；所述量子点体系中的量子点的结构可为均一二元组分单核结构、均一多元合金组分单核结构、多元合金组分渐变单核结构、二元组分分立核壳结构、多元合金组分分立核壳结构或多元合金组分渐变核壳结构；所述量子点体系中的量子点为核壳量子点时，核材料和壳材料可独立的选自Ⅱ-Ⅵ族的CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、ZnSeS、CdSeS、CdSeSTe或CdZnSeSTe，Ⅲ-Ⅴ族的InP、InAs或InAsP，Ⅳ-Ⅵ族的PbS、PbSe、PbSeS、PbSeTe或PbSTe，或者以上任意一种或多种组合。
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)提供一种用葡萄糖修饰的CdZnS水溶性量子点，用蒸馏水清洗3次，搜集第3次清洗的残留液。
(2)提供一种边缘具有大量羧基，分子量在3000Da，层数为3层，横向尺寸为3nm，厚度为2nm的浓度为10mg/mL的氧化石墨烯量子点的水溶液。
(3)取1mL步骤2的氧化石墨烯量子点的水溶液与0.2mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.8mg对氨基苯硼酸进行混合，在4℃进行超声(超声功率为100W)反应30min，得到对氨基苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液。
(4)配制0、2、4、8、15mg/mL五组标准浓度的葡萄糖溶液，向其中分别加入与葡萄糖溶液等体积的0.5mL，10mg/mL的对氨基苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液，反应30min后，测得五组混合溶液的荧光强度分别为5843、4762、3287、1289、461(反应30min后测得的荧光强度与反应1min及混合后立即测得的荧光强度相同)；拟合得到混合液的荧光强度与葡萄糖溶液的浓度之间的关系方程为：y＝5189.4-349x。
(5)向步骤1中的残留液(3mL)中加入0.5mL，10mg/mL的氨基苯硼酸修饰的氧化石墨烯，反应30min后，测量该混合溶液的荧光强度为5021，将该荧光强度带入步骤4中的关系方程，即可得到残留液中葡萄糖的浓度为0.48mg/mL。
实施例2
(1)提供一种用果糖修饰的PbSe水溶性量子点，用蒸馏水清洗3次，搜集第3次清洗的残留液。
(2)配供一种边缘具有大量羧基，分子量在3500Da，层数为6层，横向尺寸为3.2nm，厚度为2.5nm的浓度为12mg/mL氧化石墨烯量子点水溶液。
(3)取1mL步骤2的氧化石墨烯量子点的水溶液与0.4mg二环己基碳二亚胺、0.9mg对氯苯硼酸进行混合，在2℃进行超声(超声功率为150W)反应40min，得到对氯苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液。
(4)配制0、2、4、8、15mg/mL五组标准浓度的果糖溶液，向其中分别加入与果糖溶液等体积的0.5mL，10mg/mL的对氯苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液，反应30min后，测得五组混合溶液的荧光强度分别为5840、4562、3087、1589、861(反应30min后测得的荧光强度与反应2min及混合后立即测得的荧光强度相同)；拟合得到混合液的荧光强度与果糖溶液的浓度之间的拟合关系方程为y＝5055.8-322x。
(5)向步骤1中的残留液(3mL)中加入0.5mL，10mg/mL的对氯苯硼酸修饰的氧化石墨烯，反应30min后，测量该混合溶液的荧光强度为5032，将该荧光强度带入步骤4中的关系方程即可得到残留液中果糖的浓度0.074mg/mL。
实施例3
(1)提供一种用乳糖修饰的InAs水溶性量子点，用蒸馏水清洗3次后，搜集第3次清洗的残留液。
(2)配制一种边缘具有大量羟基，分子量在4000Da，层数为4层，横向尺寸为3.8nm，厚度为2.9nm的浓度为15mg/mL氧化石墨烯量子点水溶液。
(3)取1mL步骤2的氧化石墨烯量子点的水溶液与0.3m N,N'-二异丙基碳二亚胺、0.7mg对羧基苯硼酸进行混合，在5℃进行超声(超声功率为200W)反应25min，得到对羧基苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液。
(4)配制0、2、4、8、15mg/mL五组标准浓度的乳糖溶液，向其中分别加入与乳糖溶液等体积的0.5mL，10mg/mL的对羧基苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液，反应30min后，测得五组混合溶液的荧光强度分别为5840、6562、7087、8189、10532(反应30min后测得的荧光强度与反应1min及混合后立即测得的荧光强度相同)；拟合得到混合液的荧光强度与乳糖溶液的浓度之间的关系方程为y＝5856.4+307.8x。
(5)将步骤1中的残留液(3mL)加入0.5mL，10mg/mL的对羧基苯硼酸修饰的氧化石墨烯，反应30min后，测得该混合溶液的荧光强度6218，将该荧光强度带入步骤4中的关系方程，即可得到残留液中乳糖的浓度1.17mg/mL。
实施例4
(1)提供一种用蔗糖修饰的CdSeS@ZnS水溶性量子点，用蒸馏水清洗3次，搜集第3次清洗的残留液。
(2)配制一种边缘具有大量羧基，分子量在4200Da，层数为4层，横向尺寸为3.3nm，厚度为2.4nm的浓度为25mg/mL氧化石墨烯量子点水溶液。
(3)取1mL步骤2中的氧化石墨烯量子点的水溶液与0.6mg N,N'-二异丙基碳二亚胺、0.3mg间氯苯硼酸进行混合，在8℃进行超声(超声功率为250W)反应20min，得到间氯苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液。
(4)配制0、2、4、8、15mg/mL五组标准浓度的蔗糖溶液，向其中分别加入与蔗糖溶液等体积的0.5mL，10mg/mL的间氯苯硼酸修饰的氧化石墨烯量子点溶液，反应30min后，测量五组混合溶液的荧光强度分别为5840、6362、7487、8069、11532(反应30min后测得的荧光强度与反应3min及混合后立即测得的荧光强度相同)；拟合得到混合液的荧光强度与蔗糖溶液的浓度之间的关系方程为：y＝5702.7+376.1x。
(5)将步骤1中的残留液加入0.5mL，10mg/mL的间氯苯硼酸修饰的氧化石墨烯，反应30min后，测量该混合溶液的荧光强度为5749，将该荧光强度带入步骤4中的关系方程，即可得到残留液中蔗糖的浓度为0.12mg/mL。
由实施例1～4可知，实施例的多羟基化合物的检测方法具有良好的选择性(即基于氧化石墨烯量子点荧光检测系统对单糖和双糖的荧光效应出现相反的现象)和较高的灵敏度(检测体系与多羟基化合物混合后立即可检测)。该方法的最低检测浓度为0.01mg/mL。
综上所述，本发明提供一种多羟基化合物的检测方法，本发明通过用硼酸衍生物对氧化石墨烯量子点修饰，得到以第一混合溶液中的硼酸衍生物修饰的氧化石墨烯量子点为荧光标记物，荧光分光光度法检测多羟基化合物的方法具有良好的选择性和较高的灵敏度，可以满足在不同环境下对多羟基化合物实现准确、快速、灵敏的检测。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种多羟基化合物的检测方法，其特征在于，包括步骤：
提供氧化石墨烯量子点溶液；
所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应，得到第一混合溶液；
将所述第一混合溶液与待测样品混合后，采用荧光分光光度法对所述待测样品中的多羟基化合物进行定量检测。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述将所述第一混合溶液与待测样品混合，采用荧光分光光度法对所述待测样品中的多羟基化合物进行定量检测的步骤包括：
配制N组具有不同标准浓度的多羟基化合物溶液，将N组具有不同标准浓度的多羟基化合物溶液及待测样品分别与所述第一混合溶液混合，得到N组标准混合液和第二混合液，其中，N为大于等于5的整数；
对所述N组标准混合液和第二混合液分别进行荧光测量，拟合出所述标准混合液的荧光强度与所述多羟基化合物溶液的浓度之间的关系方程；
根据所述关系方程，用测得的第二混合液的荧光强度计算出所述待测样品中的多羟基化合物的浓度。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述氧化石墨烯量子点溶液的浓度为10～30mg/mL。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述氧化石墨烯量子点溶液中，氧化石墨烯量子点的分子量为3000～5000Da；和/或，所述氧化石墨烯量子点的横向尺寸为3～5nm；和/或，所述氧化石墨烯量子点的厚度为2～4nm；和/或，所述氧化石墨烯量子点的层数为3～6层。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述硼酸衍生物选自邻氨基苯硼酸、间氨基苯硼酸、对氨基苯硼酸、邻氯苯硼酸、间氯苯硼酸、对氯苯硼酸、邻羟基苯硼酸、间羟基苯硼酸、对羟基苯硼酸、邻羧基苯硼酸、间羧基苯硼酸和对羧基苯硼酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应的步骤包括：在碳二亚胺化合物存在下，所述氧化石墨烯量子点溶液与硼酸衍生物混合反应；所述碳二亚胺化合物选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺和N,N'-二异丙基碳二亚胺中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述氧化石墨烯量子点、硼酸衍生物、碳二亚胺化合物的质量比为1:0.01～0.1:0.02～0.04。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述反应的温度为2～8℃；和/或；所述反应的时间为10～60min。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述多羟基化合物为单糖或双糖。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述单糖为葡萄糖、果糖、半乳糖或甘露糖，所述双糖为乳糖或蔗糖。
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| PB01 | Publication | ||
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