CN114774108A - 一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点及其制备方法和检测甲氨蝶呤的方法 - Google Patents

一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点及其制备方法和检测甲氨蝶呤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，以聚乙烯亚胺作为氮源和含羟基的碳源发生水热反应形成表面含有大量裸露的吸电子基团的荧光碳点，同时树枝状的聚乙烯亚胺中的胺基与所述荧光碳点表面的羟基反应达到包覆荧光碳点的目的，从而提高荧光强度，并且所述荧光碳点表面的碳元素在氧化性酸的氧化的作用下形成羰基，同时聚乙烯亚胺中的胺基与含羟基的碳源的羟基反应生成氢键，以及与所述荧光碳点表面的羰基反应生成共价键，实现充分修饰荧光碳点的表面缺陷的目的，一步完成合成和修饰，制备得到荧光性能好的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，用于检测甲氨蝶呤时，具有灵敏度高、准确度高、选择性好、检测范围宽和检测限低的优点。

Description

一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点及其制备方法和检测甲氨蝶 呤的方法
技术领域
本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点及其制备方法和检测甲氨蝶呤的方法。
背景技术
碳量子点是一类准球形且具有核壳结构的碳纳米颗粒，粒径小于10nm。其主要由C、H、O三种元素组成，核心为无定型碳，或纳米晶体碳，还存在着由sp3杂化形成的类金刚石结构。碳量子点的首次发现是在2004年，Xu等进行提纯碳纳米管的电泳分析纯化实验时，意外分离得到的一种荧光纳米颗粒，但当时并未对其命名。直至2006年，Sun等首次使用激光刻蚀法制备了荧光纳米粒子，其才被命名为碳量子点。此后，碳量子点技术取得了快速的发展，不仅仅在荧光传感、光催化和光致变色和金属离子检测等传统量子点领域有所应用，更因良好生物相容性和低细胞毒性的特点在生物医学、体内生物成像、药物传递等领域也是应用广泛。
制备碳量子点的方法众多，具体可分为两大类：其一是从下到上的制备合成方法，主要有热解法和燃烧法等，这种方法的关键在于选择合适的碳前驱物；其二是由上到下的制备方法，主要有电化学氧化、电弧放电、水热法和激光剥蚀等。但是上述方法制备得到表面裸露的碳量子点的荧光性能较差，需要进一步对荧光碳点表面进行修饰以提高其发光性能，存在工艺繁琐的问题。因此，如何一步完成合成和修饰，得到荧光性能好的经表面修饰的碳量子点是现有技术亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点及其制备方法和检测甲氨蝶呤的方法，本发明提供的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，一步完成合成和修饰，工艺简单，并且制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点荧光性能好，能够作为荧光探针用于检测甲氨蝶呤，具有灵敏度高、选择性好、检测范围宽和检测限低的优点。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：
将含羟基的碳源、聚乙烯亚胺、氧化性酸和水混合后进行水热反应，然后进行分离处理，得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
优选地，所述含羟基的碳源为乙二醇、乙醇、丙三醇和丙醇中的一种或多种。
优选地，所述氧化性酸为磷酸、硝酸和硫酸中的一种或多种
优选地，所述水热反应的温度为170～190℃，所述水热反应的时间为20～25h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，包括碳量子点和修饰在所述碳量子点表面的聚乙烯亚胺。
本发明还提供了一种检测甲氨蝶呤的方法，利用上述技术方案所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针，包括以下步骤：
(1)分别将梯度浓度的甲氨蝶呤溶液与上述技术方案所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和缓冲溶液混合进行荧光淬灭，得到各浓度甲氨蝶呤的标准溶液；
检测各标准溶液在350nm激发波长下的荧光强度；
分别计算甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与其余各浓度甲氨蝶呤的标准溶液的荧光强度的比值的对数值；以甲氨蝶呤溶液的浓度为横坐标，以对应的各对数值为纵坐标，绘制标准曲线，获得线性回归方程；
(2)按照所述步骤(1)中获得荧光强度的方法对待测溶液进行荧光淬灭，得到待测溶液在350nm激发波长下的荧光强度，计算得到所述步骤(1)中甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与待测溶液的荧光强度的比值的对数值；代入所述步骤(2)中线性回归方程，得到甲氨蝶呤的浓度。
优选地，所述步骤(1)中聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液中聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的浓度为2～10mg/mL。
优选地，所述步骤(1)甲氨蝶呤溶液的浓度分布为0～700μM。
优选地，所述步骤(1)荧光淬灭的温度为室温，荧光淬灭的时间为2～5min。
优选地，所述步骤(1)荧光淬灭的pH值为6～8。
本发明提供了一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，以树枝状的聚乙烯亚胺作为氮源和含羟基的碳源发生水热反应形成表面含有大量裸露的吸电子基团的荧光碳点，同时树枝状的聚乙烯亚胺中的胺基与所述荧光碳点表面的羟基反应达到包覆荧光碳点的目的，从而提高荧光强度，并且所述荧光碳点表面的碳元素在氧化性酸的氧化的作用下形成羰基，使所述碳量子点具有亲水性并在后续的生物应用中提供活性基团，同时聚乙烯亚胺中的胺基与含羟基的碳源的羟基反应生成氢键，且所述聚乙烯亚胺中的胺基也能与所述荧光碳点表面的羰基反应生成共价键，最终实现充分修饰荧光碳点的表面缺陷的目的，一步完成合成和修饰，制备得到球形、粒径分布均匀的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。并且本发明提供的方法制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点荧光性能好，能够作为荧光探针用于检测甲氨蝶呤，具有灵敏度高、准确度高、选择性好、检测范围宽和检测限低的优点。实施例的结果显示，本发明提供的方法制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点PEI-CDs的晶型为无定型碳，呈球形，粒径分布均匀，大多在3～7nm；本发明提供的检测甲氨蝶呤的方法，检测限为0.33μM，所述PEI-CDs荧光探针对MTX的检测具有较低的检测限和较宽的检测范围，相对标准偏差值为4.4％，准确度和灵敏度高，选择性好，平均回收率为100.7％。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的透射电镜图；
图2为本发明实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的粒径分布统计图；
图3为本发明实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的红外谱图；
图4为本发明实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的XRD图；
图5为本发明实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的紫外-可见吸收光谱、荧光激发和荧光发射光谱的曲线图；
图6为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的荧光强度变化图；
图7为本发明应用例1中获得的标准曲线图；
图8为本发明应用例1中所述标准溶液的荧光发射光谱曲线图；
图9为本发明中不同用量的PEI-CDs对MTX进行荧光淬灭后的荧光强度变化图；
图10为本发明中荧光淬灭的pH值对PEI-CDs和MTX进行荧光淬灭后的荧光强度变化图。
具体实施方式
本发明提供了一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：
将含羟基的碳源、聚乙烯亚胺、氧化性酸和水混合后进行水热反应，然后进行分离处理，得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
在本发明中，所述含羟基的碳源优选为乙二醇、乙醇、丙三醇和丙醇中的一种或多种。
在本发明中，所述聚乙烯亚胺的分子量优选为600～4000，更优选为1800。
在本发明中，所述含羟基的碳源和聚乙烯亚胺的质量比优选为(18～40):1，更优选为(20～35):1，进一步优选为21:1。本发明将含羟基的碳源和聚乙烯亚胺的质量比控制在上述范围内，避免聚乙烯亚胺的用量太低，所述碳量子点的表面未能完全被聚乙烯亚胺包覆或聚乙烯亚胺包覆层太薄，使得碳点的表面缺陷无法充分修饰，无法有效提高其荧光强度，同时避免聚乙烯亚胺的用量太多时，会造成所述碳量子点的粒径增加，量子效应减弱，荧光强度降低。
在本发明中，所述氧化性酸优选为磷酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。在本发明中，所述含羟基的碳源和氧化性酸的质量比优选为(1～5)：1，更优选为(1.2～4):1，进一步优选为1.5:1。本发明将含羟基的碳源和氧化性酸的质量比控制在上述范围内，有利于促进乙二醇和聚乙烯亚胺的反应完全。
在本发明中，所述水优选为去离子水。
本发明对所述含羟基的碳源、聚乙烯亚胺、氧化性酸和水的混合方式没有特殊的限制，实现各组分混合均匀即可。
在本发明中，所述水热反应的温度优选为170～190℃，更优选为175～185℃。本发明将水热反应的温度控制在上述范围内，有利于得到产率高的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，避免水热反应的温度过高，可能有碳化作用形成沉淀，无法得到所述碳量子点，同时避免水热反应的温度太低，水热反应进行的不完全，生成的所述碳点量子产率低。
在本发明中，所述水热反应的时间优选为20～25h，更优选为22～24h。本发明将水热反应的时间控制在上述范围内，有利于使水热反应充分进行，得到粒径低于10nm的产率高的所述碳量子点。
在本发明中，所述分离处理优选包括将所述水热反应的产物依次进行离心分离、过滤、透析和干燥。
在本发明中，所述离心分离的速率优选为4500～5500转/分钟。在本发明中，所述离心分离的时间优选为6～15min，更优选为8～12min。在本发明中，所述过滤所用滤膜优选为微滤膜；所述的孔径优选为0.2～0.25μm，更优选为0.2～2.3μm。在本发明中，所述过滤过程中，粒径较大的碳颗粒和未反应完全的杂质物质被除去，以得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。本发明对所述透析的方式没有特殊的限制，实现分离出聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的目的即可。本发明对所述干燥的方式没有特殊的限制，实现除去水分目的即可。
本发明提供的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，一步完成合成和修饰，工艺简单。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，在本发明中，所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点包括碳量子点和修饰在所述碳量子点表面的聚乙烯亚胺。
本发明提供的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点荧光性能好，呈球形，粒径分布均匀。
本发明还提供了一种检测甲氨蝶呤的方法，利用上述技术方案所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针，包括以下步骤：
(1)分别将梯度浓度的甲氨蝶呤溶液与上述技术方案所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和缓冲溶液混合进行荧光淬灭，得到各浓度甲氨蝶呤的标准溶液；
检测各标准溶液在350nm激发波长下的荧光强度；
分别计算甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与其余各浓度甲氨蝶呤的标准溶液的荧光强度的比值的对数值；以甲氨蝶呤溶液的浓度为横坐标，以对应的各对数值为纵坐标，绘制标准曲线，获得线性回归方程；
(2)按照所述步骤(1)中获得荧光强度的方法对待测溶液进行荧光淬灭，得到待测溶液在350nm激发波长下的荧光强度，计算得到所述步骤(1)中甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与待测溶液的荧光强度的比值的对数值；代入所述步骤(2)中线性回归方程，得到甲氨蝶呤的浓度。
本发明分别将梯度浓度的甲氨蝶呤溶液与上述技术方案所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和缓冲溶液混合进行荧光淬灭，得到标准溶液。
在本发明中，所述甲氨蝶呤溶液的溶剂优选为去离子水。本发明对所述甲氨蝶呤溶液的配制方法没有特殊的限制，采用本领域常规技术方案即可。在本发明中，所述甲氨蝶呤溶液的梯度浓度的配制范围优选为0～700μM。本发明将梯度浓度的甲氨蝶呤溶液的梯度浓度控制在上述范围内，有利于甲氨蝶呤和聚乙烯亚胺修饰的碳量子点之间形成良好的线性关系，从而提高检测的灵敏度和准确度。在本发明的实施例中，所述甲氨蝶呤溶液的梯度浓度范围可具体为1μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L、50μmol/L、100μmol/L、150μmol/L、200μmol/L、300μmol/L、400μmol/L、500μmol/L和600μmol/L。
在本发明中，所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液中聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的浓度优选为2～10mg/mL，更优选为3～8mg/mL，进一步优选为5mg/mL。在本发明中，所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和甲氨蝶呤溶液的体积比优选为1：(1～6)，更优选为1：(1.5～4)，进一步优选为1：2。本发明将聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的浓度、聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和甲氨蝶呤溶液的体积比控制在上述范围内，有利于甲氨蝶呤和聚乙烯亚胺修饰的碳量子点之间形成良好的线性关系，从而提高检测的灵敏度和准确度。
在本发明中，所述缓冲溶液优选为PBS溶液。在本发明中，所述缓冲溶液的pH值优选为6～8。在本发明中，所述缓冲溶液能够保证后续荧光淬灭在pH值为6～8的条件下进行，促进甲氨蝶呤和聚乙烯亚胺修饰的碳量子点较完全地进行荧光淬灭，从而提高检测的灵敏度和准确度。
在本发明中，所述荧光淬灭的温度优选为室温；所述荧光淬灭的时间优选为2～5min，更优选为2.5～4min。本发明将荧光淬灭的温度和时间控制在上述范围内，有利于促进甲氨蝶呤和聚乙烯亚胺修饰的碳量子点较完全地进行荧光淬灭，从而提高检测的灵敏度和准确度。
在本发明中，所述荧光淬灭的pH值优选为6～8，更优选为6.5～7.5。本发明将荧光淬灭的pH值控制在上述范围内，有利于促进甲氨蝶呤和聚乙烯亚胺修饰的碳量子点较完全地进行荧光淬灭，从而提高检测的灵敏度和准确度。
得到标准溶液后，本发明检测所述标准溶液在350nm激发波长下的荧光强度，计算得到甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度分别与其余标准溶液的荧光强度的比值的对数值；以所述对数值为纵坐标，甲氨蝶呤溶液的浓度为横坐标，绘制标准曲线，获得线性回归方程。
在本发明中，所述荧光强度的检测方法优选为检测三次取平均值。
本发明对所述线性回归方程的获得方法没有特殊的限定，采用本领域熟知的方法获得即可。
得到线性回归方程后，本发明按照上述获得荧光强度的方法对待测溶液进行荧光淬灭，得到待测溶液在350nm激发波长下的荧光强度，计算得到所述所述甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与待测溶液的荧光强度的比值的对数值；代入所述线性回归方程，得到甲氨蝶呤的浓度。
在本发明中，所述待测溶液优选为含有甲氨蝶呤的水样品。
本发明提供的方法利用上述技术方案所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针用于检测甲氨蝶呤，具有灵敏度高、准确度高、选择性好、检测范围宽和检测限低的优点。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法
依次准确量取乙二醇10mL和超纯水20mL加入到干净的烧杯中，在常温下磁力搅拌5min后，再加入聚乙烯亚胺(PEI)0.5mL和85％的磷酸3.5mL，然后将溶液转移到50mL干燥的聚四氟乙烯反应釜中，于180℃的烘箱中进行水热反应24h后，将水热反应的产物冷却至室温，用离心机以5000转/分钟离心10min以去除粒径较大的碳颗粒和未反应的杂质物质，并取上层溶液用0.22μm的微滤膜过滤，再进行透析和干燥，得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，记为PEI-CDs，(0.1)g，产率为(18.5)％；
所述聚乙烯亚胺的分子量为1800；
所述含羟基的碳源和聚乙烯亚胺的质量比为21：1；
所述含羟基的碳源乙二醇和氧化性酸磷酸的质量比为1.5：1。
利用能谱仪(EDS,Energy Dispersive Spectrometer)测定实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的组成，结果见表1。
表1实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的化学组成
元素 质量比％
CK 44.21
NK 4.73
OK 26.97
PK 24.09
由表1可知，实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点由C、N、O和P四种元素组成，表明成功由乙二醇和聚乙烯亚胺在磷酸作用下生成了碳量子点。
图1为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的透射电镜图，由图1可知，实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点呈球形。
图2为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的粒径分布统计图，由图2可知，实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点粒径分布均匀，大多在3～7nm。
图3为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的红外谱图，由图3可知，3500～3000cm-1区域是N-H伸缩振动特征吸收峰，并与其形成氢键而缔合的O-H伸缩振动重叠，并且吸收峰比乙二醇和聚乙烯亚胺的更强，说明实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点富含羟基和氨基，具有很强的亲水性，而且利于表面修饰，1663cm-1和1380cm-1处的峰分别对应于NH/NH2的N-H伸缩振动和C-H的伸缩振动，1095cm-1是C-N的伸缩振动吸收峰，表明实施例1成功制备了聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
图4为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的XRD图，由图3可知，2θ＝22.52°处为无定形碳的衍射峰，由此判定实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的晶型为无定型碳。
图5为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的紫外-可见吸收光谱、荧光激发和荧光发射光谱的曲线图，由图5可知，所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的最佳吸收波长为315nm，最佳激发波长和发射波长分别为350nm和460nm，并且其荧光激发光谱和荧光发射光谱是对称镜像，紫外光谱和荧光激发光谱明显重合，说明是基于内滤效应使所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针时被荧光猝灭，并且利用实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针进行荧光分析检测时选择350nm作为激发波长。
图6为实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的荧光强度变化图，由图6可知，所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点PEI-CDs具有光致发光(PL)特性，即其发射峰波长和强度具有激发光依赖性，当激发波长从300nm增加到400nm时，其荧光强度随着激发波长有先增加后下降的趋势，而且随着激发波长的增加，发射光谱伴随着明显红移，这可能是PEI-CDs的尺寸效应造成的，粒径尺寸的不同、发射位点的数量和位置不同而产生多能级所致。
应用例1
取20片甲氨蝶呤的含量为2.5mg/片的上海信谊药厂有限公司生产的甲氨蝶呤片研磨成粉末后，从中精密称取10mg用0.01mol/L NaOH溶解并定容至10mL得到混合物作为待测溶液，(由甲氨蝶呤的含量为2.5mg/片换算得到，待测溶液中甲氨蝶呤的实际浓度为5.90μM)具体检测过程如下：
一种检测甲氨蝶呤的的方法，利用实施例1制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针
(1)分别将梯度浓度的甲氨蝶呤(即MTX)溶液与实施例1制备的所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点(PEI-CDs)的水溶液和pH值为7的PBS缓冲溶液混合，在室温下进行荧光淬灭3min，得到各浓度甲氨蝶呤的标准溶液；
所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液的配制方法为：取(0.05)g实施例1制备的所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点和10mL去离子水混合，得到浓度为5mg/mL的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液；
所述梯度浓度的甲氨蝶呤溶液分别与实施例1制备的所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和缓冲溶液的混合方法为：取11个10mL比色管，分别加入250μL所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液，再依次加入1、5、10、20、50、100、150、200、300、400、500、600μL的0.01mol/L MTX标准溶液，用pH值为7的PBS缓冲溶液定容，充分摇匀；
所述甲氨蝶呤溶液的梯度浓度分别为1μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L、50μmol/L、100μmol/L、150μmol/L、200μmol/L、300μmol/L、400μmol/L、500μmol/L和600μmol/L；
所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和甲氨蝶呤溶液的体积比为1：2；
检测各标准溶液在350nm激发波长下的荧光强度，测3次取平均值；
分别计算甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度F0与其余各浓度甲氨蝶呤的标准溶液的荧光强度F的比值的对数值；以甲氨蝶呤溶液的浓度为横坐标，以对应的各对数值为纵坐标，绘制标准曲线，获得线性回归方程；
图7为应用例1中获得的标准曲线图，其中，所述标准曲线的线性回归方程为y＝0.00284x+0.04575(R2＝0.9976)，甲氨蝶呤溶液的浓度x为横坐标，甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度F0分别与其余标准溶液的荧光强度F的比值(即F0/F)的对数值y为纵坐标，由图7可知，应用例1的检测限为0.33μM，说明所述PEI-CDs荧光探针体系对MTX的检测具有较低的检测限和较宽的检测范围。
图8为应用例1中所述标准溶液的荧光发射光谱曲线图，由图8可知，在PEI-CDs的水溶液的用量是250μL时，MTX对该碳量子点有最好的猝灭效果。
(2)按照所述步骤(1)中获得荧光强度的方法对待测溶液进行荧光淬灭，得到待测溶液在350nm激发波长下的荧光强度，计算得到所述步骤(1)中甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与待测溶液的荧光强度的比值的对数值；代入所述步骤(2)中线性回归方程，得到甲氨蝶呤的浓度为5.86μM。
应用例2
按照应用例1的方法再进行一次检测，具体结果见表2。
应用例3
按照应用例1的方法再进行一次检测，具体结果见表2。
应用例4
按照应用例1的方法再进行一次检测，具体结果见表2。
应用例5
按照应用例1的方法再进行一次检测，具体结果见表2。
表2为应用例1～5检测甲氨蝶呤片中MTX含量的检测结果；
其中，待测溶液中甲氨蝶呤的检测浓度的计算过程为：由甲氨蝶呤浓度为零时的荧光强度与待测溶液的荧光强度的比值的对数代入线性方程y＝0.00284x+0.04575，待测溶液中甲氨蝶呤的检测浓度；
甲氨蝶呤片的检测量的计算过程为：由待测溶液中甲氨蝶呤的检测浓度换算得到；
标示百分含量的计算过程为：甲氨蝶呤片的检测量/甲氨蝶呤片说明书中的规格*100％；
平均标示量的计算过程为：每个标示量加和平均；
RSD的计算过程为：每个MTX标示百分含量与平均标示量的差值的平方和与测量次数减1的比值再开根号；
表2应用例1～5检测甲氨蝶呤片中MTX含量的检测结果
Figure BDA0003566895760000111
Figure BDA0003566895760000121
由表2可知，利用本发明提供的检测甲氨蝶呤的方法，MTX的标示百分含量在92％～104％之间，在可接受范围之内，相对标准偏差值为4.4％，说明本发明提供的方法准确度和灵敏度高，选择性好，满足微量分析的要求。
探究一：不同用量的PEI-CDs和MTX进行荧光淬灭后的荧光强度变化
取14个10mL比色管，分为未加入和加入50μL 0.01mol/L MTX溶液两组，然后向每组的比色管中分别依次加入50μL、100μL、150μL、200μL、250μL、300μL和350μL的应用例1所述步骤(1)制备的PEI-CDs的水溶液，再分别用pH为7的PBS溶液定容至10mL，摇匀，在室温下进行荧光淬灭3min，然后分别测定在350nm激发波长下的荧光强度。
图9为不同用量的PEI-CDs对MTX进行荧光淬灭后的荧光强度变化图由图9可知，PEI-CDs的水溶液的体积用量为50至250μL的范围内，荧光强度随着PEI-CDs的水溶液的体积用量的增多而增大，但在V＝250μL时，PEI-CDs对MTX的猝灭程度最为显著，因此，250μL为应用例1所述步骤(1)制备的PEI-CDs的水溶液用于检测MTX的最佳体积用量。
探究二：荧光淬灭的pH值对PEI-CDs和MTX进行荧光淬灭后的荧光强度变化
取9个10mL比色管，分别加入50μL 0.01mol/L MTX溶液和250μL应用例1所述步骤(1)制备的PEI-CDs的水溶液，依次用pH值为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9的PBS溶液定容至10mL，摇匀，(即荧光淬灭的pH值分别为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9)，在室温下进行荧光淬灭3min，然后分别测定在350nm激发波长下的荧光强度。
图10为荧光淬灭的pH值对PEI-CDs和MTX进行荧光淬灭后的荧光强度变化图，由图10可知，PEI-CDs对MTX的淬灭程度对pH值有明显的依赖性，随着pH值的增大，淬灭效果越显著，同时考虑到药物中MTX实际检测的应用性，因此，选择pH＝6～8为PEI-CDs作为荧光探针检测MTX时的最优检测环境。
探究三：利用加标法进行MTX的回收率实验
在表2测定待测溶液中的MTX含量的基础上，每个待测溶液中加入100μL 0.01M的MTX标准溶液，然后测定荧光强度，计算出所含的MTX的浓度，最好，该浓度和样液浓度的差值与加标量100μM的比值即时加标回收率。
表3 MTX含量的检加标回收测结果
Figure BDA0003566895760000131
由表3可知，在含有100μL MTX样液的体系中，加入0.01mol/L MTX标准液100μL，平均回收率为100.7％，RSD为0.6％，说明所述PEI-CDs作为荧光探针的分析方法能成功应用于药物中MTX的实际分析。
综上可知，本发明提供的方法制备的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点PEI-CDs的晶型为无定型碳，呈球形，粒径分布均匀，大多在3～7nm。本发明提供的检测甲氨蝶呤的方法，利用聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针对甲氨蝶呤进行荧光分析检测，检测限为0.33μM，所述PEI-CDs荧光探针对MTX的检测具有较低的检测限和较宽的检测范围，相对标准偏差值为4.4％，准确度和灵敏度高，选择性好，满足微量分析的要求，平均回收率为100.7％，所述PEI-CDs作为荧光探针的分析方法能成功应用于药物中MTX的实际分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：
将含羟基的碳源、聚乙烯亚胺、氧化性酸和水混合后进行水热反应，然后进行分离处理，得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含羟基的碳源为乙二醇、乙醇、丙三醇和丙醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化性酸为磷酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为170～190℃，所述水热反应的时间为20～25h。
5.权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，包括碳量子点和修饰在所述碳量子点表面的聚乙烯亚胺。
6.一种检测甲氨蝶呤的方法，利用权利要求5所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点作为荧光探针，包括以下步骤：
(1)分别将梯度浓度的甲氨蝶呤溶液与权利要求5所述聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液和缓冲溶液混合进行荧光淬灭，得到各浓度甲氨蝶呤的标准溶液；
检测各标准溶液在350nm激发波长下的荧光强度；
分别计算甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与其余各浓度甲氨蝶呤的标准溶液的荧光强度的比值的对数值；以甲氨蝶呤溶液的浓度为横坐标，以对应的各对数值为纵坐标，绘制标准曲线，获得线性回归方程；
(2)按照所述步骤(1)中获得荧光强度的方法对待测溶液进行荧光淬灭，得到待测溶液在350nm激发波长下的荧光强度，计算得到所述步骤(1)中甲氨蝶呤溶液的浓度为零的标准溶液的荧光强度与待测溶液的荧光强度的比值的对数值；代入所述步骤(2)中线性回归方程，得到甲氨蝶呤的浓度。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的水溶液中聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的浓度为2～10mg/mL。
8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)甲氨蝶呤溶液的浓度分布为0～700μM。
9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)荧光淬灭的温度为室温，荧光淬灭的时间为2～5min。
10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)荧光淬灭的pH值为6～8。
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