CN115308180B - 一种荧光氧化锌量子点、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种荧光氧化锌量子点、其制备方法及应用,属于农残检测技术领域。本发明制备了一种氧化锌量子点,其制备方法为:在室温下,将氢氧化钠溶液与乙酸锌溶液混合,搅拌反应,待反应完成后,利用无水乙醇洗涤反应液,离心,干燥,获得氧化锌量子点粉末。上述氧化锌量子点,可用于有机磷农药的检测。在实际应用中,可将氧化锌量子点制作成便携式荧光生物传感器,随时、随地实现目标物中有机磷农药残留的简单、便捷以及有效地检测,应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于农残检测技术领域,具体涉及一种荧光氧化锌量子点、其制备方法及应用。
背景技术
常规的农药残留检测方法主要是以色谱法为主的检测方法,如气相色谱、气相-质谱联用、高效液相色谱、高效液相-质谱联用、光学方法和电化学免疫传感器等,这些方法都是根据被分析物的物理化学性质,通过一定的手段进行分离,进而将目标物的含量转化为可测的电信号,并用检测仪进行检测,最终确定目标物的浓度。
上述气相色谱等传统方法可以用于检测绝大多数农药残留,而且这些方法灵敏度高、准确性好、检测限低。然而,这些技术一般都需要昂贵的仪器,且前处理过程复杂,需要专业人员在专业实验室进行检测,从而不能满足实际食品样品的快速、低成本检测需求,难以实现现场检测,在田间地头、蔬菜批发市场和家庭中也不能广泛推广使用。因此,建立一种灵敏、快速、适用于现场检测、价格低廉、易于推广的分析方法是农药残留检测方法研究的一个重要方向,也是分析工作者面临的巨大挑战。
生物传感器因其不需要复杂的仪器就可以快速、灵敏检测农药残留,是一种新兴的检测技术,有望取代传统检测方法。在过去的几十年里,基于农药对乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的抑制作用,在各种电化学换能器上固定AChE构建生物传感器,并用于农药的检测,已经取得了较好的研究进展(Anu Prathap M U,2012)。然而,由于大多实验过程发生在多相界面,需要在电极表面固定AChE,所以大多数实验是费时和费力的。同时,由于空间位阻效应,多相界面AChE识别效率低于均相溶液(Lu L,2015),而基于QDs的荧光生物传感器不需要电极,在均相溶液中测定荧光强度操作简单,效率高,因此,是一种简单易用的检测农药的传感新策略。
发明内容
本发明提供了一种荧光氧化锌量子点的制备方法,步骤如下:
在室温下,将氢氧化钠溶液与乙酸锌溶液混合,搅拌反应,待反应完成后,利用无水乙醇洗涤反应液,离心,干燥,获得氧化锌量子点粉末。
上述乙酸锌溶液选自乙酸锌的乙醇溶液;浓度选自0.1mol/L。
上述氢氧化钠溶液选自氢氧化钠的乙醇溶液;浓度选自0.1mol/L。
上述方法制备的氧化锌量子点可用于有机磷农药的残留检测。在实际应用中,可将氧化锌量子点制作成便携式荧光生物传感器,随时、随地实现目标物中有机磷农药残留的简单、便捷以及有效地检测。
本发明提供了一种有机磷农药检测试剂盒,该试剂盒包含氧化锌量子点、AChE和ACh。上述试剂盒还可包含用于检测所需的溶剂,例如超纯水等。
在一个具体的实施方案中,上述试剂盒的组成,具体如下:
试剂名称 | 规格 | 浓度 |
AChE溶液 | 1瓶/10mL | 0.6U/mL,溶于超纯水 |
ACh溶液 | 1瓶/10mL | 20mM,溶于超纯水 |
氧化锌量子点溶液 | 1瓶/10mL | 1mg/mL,溶于超纯水 |
超纯水 | 1瓶/10mL | —— |
上述有机磷农药,包括但不限于对氧磷、对硫磷、内吸磷、甲拌磷、乙拌磷、硫特普、磷胺、敌敌畏、甲基对硫磷、甲基内吸磷、敌百虫、乐果、马拉硫磷、二溴磷、杀螟硫磷等能够抑制AChE活性的含磷农药。
本发明提供了一种有机磷农药残留检测方法,步骤如下:
将10μL待测样品溶液加入到10μL AChE溶液中,混合后在37℃条件下反应30min;然后,加入10μL的ACh溶液,在37℃条件下反应75min,最后加入10μL氧化锌量子点溶液,根据荧光判断待测样品中的有机磷农药残留情况。
上述AChE溶液浓度选自0.6U/mL。上述ACh溶液浓度选自20mM。
本发明的有益效果为:
本发明制备了一种氧化锌量子点,该量子点可用于有机磷农药的检测。在实际应用中,可将氧化锌量子点制作成便携式荧光生物传感器,随时、随地实现目标物中有机磷农药残留的简单、便捷以及有效地检测。
附图说明
图1为可行性实验中氧化锌量子点的荧光响应曲线图;其中,曲线从上到下依次为组别(1)、组别(4)、组别(3)和组别(2);
图2为荧光氧化锌量子点检测有机磷农药的原理图;
图3为不同的AChE浓度下氧化锌量子点的荧光响应信号图;
图4为不同的AChE催化ACh反应时间下氧化锌量子点的荧光响应信号图;
图5为不同的对氧磷浓度下氧化锌量子点的荧光响应信号图;
图6为氧化锌量子点的荧光响应信号与对氧磷浓度之间的线性关系图。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语,除非有另外说明,一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。下面结合具体实施例,并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
(1)制备氧化锌量子点:
在50mL无水乙醇中加入1.0975g乙酸锌,置于65℃水浴中溶解,得到0.1mol/L的透明乙酸锌溶液。在50mL无水乙醇中加入0.2g NaOH,置于65℃水浴中溶解,得到0.1mol/L的NaOH溶液。在室温下,将NaOH溶液与乙酸锌溶液混合,搅拌反应2h,将反应液利用无水乙醇反复洗涤、离心,干燥反应物,获得氧化锌量子点粉末。
在实际应用中,若氧化锌量子点的需求量大,则可根据上述反应过程,扩大反应底物的使用量,以制备更多的氧化锌量子点。在制备过程中,上述反应条件并不做严格限定,例如,搅拌反应的时间,可以是2h,也可以是3h等等,在合理的反应条件(包括反应时间、底物浓度以及反应温度等)下,均能将本发明所述的氧化锌量子点制备出来。
(2)制备氧化锌量子点溶液:
将0.01g氧化锌量子点粉末溶于10mL超纯水中,制备得到氧化锌量子点溶液。
(一)可行性试验
利用上述氧化锌量子点,进行有机磷农药残留的检测试验,以测试其可行性。具体试验方法,如下所示:
设置如下组别:(1)30μL超纯水;(2)10μL AChE(0.6U/mL)+10μL ACh(40mM)+10μL超纯水;(3)10μL CH3COOH(2mM)+20μL超纯水;(4)10μL对氧磷(1μM)+10μL AChE(0.6U/mL)+10μL ACh(20mM)。
待上述溶液反应后,分别加入10μL氧化锌量子点溶液,绘制荧光响应曲线,如图1所示。
由图1可知,在相同实验条件下,AChE和ACh的反应溶液中,量子点几乎没有荧光信号[组别(2)]。当反应液中加入AChE催化ACh的产物CH3COOH时,量子点的荧光信号也是完全淬灭[组别(3)]。而当有机磷农药对氧磷存在时,抑制了AChE活性,从而抑制CH3COOH的产生,氧化锌量子点的荧光信号变化不大[组别(4)]。
由以上数据可知,根据氧化锌量子点荧光信号的变化,来检测有机磷农药是否残留,是可行的。
其原理为:
氧化锌量子点具有优异的荧光发射性能。当AChE存在时,AChE催化ACh水解,产生乙酸;乙酸能够与氧化锌量子点反应,使得氧化锌量子点的荧光信号被淬灭。而当有机磷农药(对氧磷)存在时,AChE活性被有效抑制,从而无法催化ACh产生乙酸,氧化锌量子点就不会受到乙酸的影响,荧光信号不变。如图2所示。
从而,基于氧化锌量子点的荧光信号的变化,可构建生物传感器,以实现对有机磷农药(对氧磷)的灵敏、准确的检测。
(二)优化检测条件
1、AChE浓度优化
取10μL浓度分别为0.2U/mL、0.4U/mL、0.6U/mL、0.8U/mL、1.0U/mL的AChE与10μLACh(20mM)在37℃条件下反应75min,然后加入10μL氧化锌量子点溶液,混合均匀后,记录荧光光谱。如图3所示。
由图3可知,在0.6U/mL浓度时,荧光信号基本完全淬灭,这说明0.6U/mL是本实验中AChE的最佳浓度。
2、反应时间优化
取10μL ACh(20mM)和10μL AChE(0.6U/mL)混合均匀,在37℃条件下反应,分别在反应时间为10min、15min、30min、45min、60min、75min、90min时加入10μL氧化锌量子点,并测试荧光光谱。如图4所示。
由图4可知,在75min时AChE和ACh的反应产物可以完全淬灭氧化锌量子点的荧光,因此选取75min为最佳的反应时间。
(三)性能测试
选择对氧磷作为抑制AChE活性的目标物。
取10μL浓度分别为1μM、10μM、50μM、100μM、200μM、300μM的对氧磷溶液,加入到10μL AChE溶液(0.6U/mL)中,混合后在37℃条件下反应30min。然后,加入10μL的ACh溶液(20mM),在37℃条件下反应75min,最后加入10μL氧化锌量子点溶液,记录荧光光谱。如图5所示。将图5中氧化锌量子点的荧光信号与不同浓度的对氧磷作图,得到图6。
由图6可知,对氧磷浓度与荧光信号之间有良好的线性关系,随着对氧磷浓度的增加,荧光信号也逐渐增加。根据图6所提供的线性关系,可实现待测样品中对氧磷的定性和定量检测。
综上所述,氧化锌量子点可用于有机磷农药的检测。在实际应用中,可将氧化锌量子点制作成便携式荧光生物传感器,随时、随地实现目标物中有机磷农药残留的简单、便捷以及有效地检测。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种有机磷农药残留检测方法,其特征在于,步骤如下:
将10μL待测样品溶液加入到10μL AChE溶液中,混合后在37℃条件下反应30min;然后,加入10μL的ACh溶液,在37℃条件下反应75min,最后加入10μL氧化锌量子点溶液,根据荧光判断待测样品中的有机磷农药残留情况;氧化锌量子点具有优异的荧光发射性能;当AChE存在时,AChE催化ACh水解,产生乙酸;乙酸能够与氧化锌量子点反应,使得氧化锌量子点的荧光信号被淬灭;而当有机磷农药存在时,AChE活性被有效抑制,从而无法催化ACh产生乙酸,氧化锌量子点就不会受到乙酸的影响,荧光信号不变;
所述氧化锌量子点由如下方法制备而成:
在室温下,将氢氧化钠溶液与乙酸锌溶液混合,搅拌反应,待反应完成后,利用无水乙醇洗涤反应液,离心,干燥,获得氧化锌量子点粉末;
所述乙酸锌溶液为乙酸锌的乙醇溶液,所述氢氧化钠溶液为氢氧化钠的乙醇溶液。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,AChE溶液浓度选自0.6U/mL,ACh溶液浓度选自20mM。
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基于乙酰胆碱酯酶抑制的有机磷农药生物传感器研究进展;彭邹君;分析测试学报;20220331;第41卷(第3期);第427页 * |
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