基于葡萄糖碳點(diǎn)的新型碳點(diǎn)檢測金屬離子

基于葡萄糖碳點(diǎn)的新型碳點(diǎn)檢測金屬離子

汞是嚴(yán)重的環(huán)境毒性藥物，通常被稱為銀紅石。它是地球上毒性最大的重金屬離子之一。它是發(fā)芽率。它可以在室溫下蒸發(fā)并被污染。汞蒸汽具有高度的擴(kuò)散性和高脂肪性。它可以通過呼吸道、皮膚或胃腸道進(jìn)入人體。水生生物能直接從水中吸收和積累甲基丙酸鈉，并通過鏈轉(zhuǎn)化和積累最終進(jìn)入人體。人體中積聚的少量廢水不能通過自身代謝排放，這直接導(dǎo)致身體和腎臟等多器官疾病，以及神經(jīng)系統(tǒng)的紊亂，從而傷害器官和腎臟，傷害人類的生殖和發(fā)育。它可能導(dǎo)致畸形、突變和突變。碳點(diǎn)是近幾年發(fā)展起來的一種新型的熒光納米材料[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15],具有優(yōu)良的熒光性能,如碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度基本保持不變且無光閃爍現(xiàn)象,也不會(huì)出現(xiàn)光漂白現(xiàn)象,而傳統(tǒng)的有機(jī)熒光材料在持續(xù)發(fā)光物的照射下熒光強(qiáng)度會(huì)迅速衰減;又如碳點(diǎn)具有毒性低、生物相容性好、分子量低和粒徑小等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生物成像等領(lǐng)域,相比之下,傳統(tǒng)的熒光量子點(diǎn)則含有重金屬,毒性很大,若用于細(xì)胞成像易導(dǎo)致細(xì)胞死亡,影響生命體或細(xì)胞的活性.汞及其化合物不僅對(duì)人類賴以生存的環(huán)境造成破壞,更是極大地威脅著人類的健康.因此,設(shè)計(jì)并開發(fā)一種快速、簡便、高效、實(shí)用性強(qiáng)的Hg2+檢測技術(shù)有著重要的實(shí)際意義.近年來,隨著熒光納米材料的不斷發(fā)展,利用熒光分子探針技術(shù)檢測金屬離子已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)并逐漸被應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域.相比于傳統(tǒng)的汞檢測方法如分光光度法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法、原子吸收光譜法、伏安法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法和高效液相色譜法等,熒光探針分析法因其使用方便、選擇性好、靈敏度高和所需儀器設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)而受到該領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注.本實(shí)驗(yàn)以一步法合成的熒光碳點(diǎn)為探針,建立了快速測定Hg2+的新方法(圖1).1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)試劑和儀器葡萄糖(成都科龍化學(xué)試劑廠,AR),五氧化二磷(成都科龍化學(xué)試劑廠,AR),氯化高汞(貴州省銅仁市利祥汞業(yè)化工有限公司,AR),磷酸二氫鈉(重慶川東化學(xué)試劑廠,AR),磷酸氫二鈉(重慶川東化學(xué)試劑廠,AR),實(shí)驗(yàn)用水均為超純水,所有試劑均為分析純.電子天平(上海精天電子儀器有限公司,BS124S),pH計(jì)(成都世紀(jì)方舟科技有限公司,PHS-3C),集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鄭州長城工貿(mào)有限公司,DF-101S),熒光分光光度計(jì)(Hitachi日立公司,F-7000),高倍透射電鏡(美國FEI公司,TecnaiG2F20),超聲波清洗器(昆山市超聲波儀器有限公司,KQ5200B),單道可調(diào)移液器(賽默飛世爾儀器有限公司,Freshman),純水機(jī)(優(yōu)普,UPT-II-5T型),離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠,TGL-16C),透析袋(北京鼎國生物公司,1000WMCO)1.2熒光碳點(diǎn)的制備以葡萄糖為碳點(diǎn)原料,分別稱取0.4g葡萄糖和2.0g五氧化二磷置于潔凈的燒杯中(50mL),并將兩者混合均勻.量取20mL水一次性加入該燒杯中,得到黑色懸濁液,將其置于離心機(jī)中離心(9500rpm,15min)除去大顆粒物質(zhì),再以1000MWCO透析膜純化.所得熒光碳點(diǎn)4℃保存一個(gè)月并用于進(jìn)一步的鑒定和使用.1.3熒光發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度在1.5mL離心管中,依次加入50μL碳點(diǎn)儲(chǔ)備液,50μLpH9.0PBS緩沖溶液和50μL一定濃度的Hg2+,用水稀釋至500μL,渦旋混合均勻,70℃水浴加熱20min.在364nm激發(fā)下測定430nm處溶液體系的熒光發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度,激發(fā)狹縫和發(fā)射狹縫均為5nm.2結(jié)果與討論2.1hg2+前后碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度用F-7000掃描碳點(diǎn)的熒光激發(fā)光譜和加Hg2+前后碳點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜.結(jié)果表明,加入Hg2+后,碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度明顯降低,而發(fā)射波長沒有明顯變化(圖2).另外,該碳點(diǎn)溶液在λ=279nm處有紫外吸收峰(圖3),且隨著時(shí)間的變化,其熒光強(qiáng)度在160min內(nèi)變化不明顯,表明該碳點(diǎn)的穩(wěn)定性良好(圖4).2.2碳點(diǎn)高倍透射電鏡的性能由電鏡圖(圖4)可以看出,碳點(diǎn)的分散性較好,且粒徑分布均勻,平均粒徑為4nm.2.3實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化2.3.1ph對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度的引發(fā)作用本實(shí)驗(yàn)考察了緩沖體系及pH值對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度猝滅效果的影響,結(jié)果表明在PBS緩沖液中的猝滅效果最好,按照實(shí)驗(yàn)方法將碳點(diǎn)、Hg2+(1.0×10-4mol/L)和不同pH值的PBS緩沖液混合均勻后,測定熒光光譜,發(fā)現(xiàn)在pH=9.0時(shí),Hg2+對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度的猝滅作用最強(qiáng)(圖5),因此此后所有實(shí)驗(yàn)均在pH=9.0的PBS緩沖溶液中進(jìn)行.2.3.2反應(yīng)溫度對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度的影響為考察反應(yīng)溫度對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度猝滅效果的影響,向碳點(diǎn)溶液中加入Hg2+(1.0×10-4mol/L)后,由圖6可知,隨著反應(yīng)溫度的不同,Hg2+對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度的猝滅作用不同,當(dāng)反應(yīng)溫度為70℃時(shí)猝滅效果最好.因此,碳點(diǎn)定量檢測Hg2+體系的反應(yīng)溫度定為70℃.2.3.3反應(yīng)時(shí)間的選擇為考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度猝滅效果的影響,向碳點(diǎn)溶液中加入Hg2+(1.0×10-4mol/L)后,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長熒光強(qiáng)度發(fā)生變化.從圖7可以看出,在加入Hg2+20min后的熒光猝滅作用最強(qiáng).因此,碳點(diǎn)定量檢測Hg2+體系的反應(yīng)時(shí)間選為20min.2.4碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度立法金屬對(duì)hg2+的選擇為檢驗(yàn)該方法對(duì)Hg2+的選擇性,此實(shí)驗(yàn)還考察了其他常見金屬離子(濃度均為1.0×10-4mol/L)對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度猝滅效果的影響,結(jié)果如圖8所示,除Hg2+外的其他常見金屬離子如Na+,Cd2+,Cu2+,Zn2+,K+,Ag+,Mg2+,Co2+,Ba2+,Ca2+,Pb2+,Mn2+,Ni2+,Fe2+,Fe3+對(duì)碳點(diǎn)溶液的熒光強(qiáng)度幾乎無猝滅作用.由此可知該方法檢測Hg2+的特異性較好.2.5方法的可行性在最優(yōu)條件下,隨著Hg2+濃度的不斷減小,猝滅效果越來越弱,如圖9所示,當(dāng)Hg2+濃度范圍在8.010-7~6.010-4mol/L之間時(shí),與碳點(diǎn)的相對(duì)熒光強(qiáng)度有良好的線性關(guān)系.ΔF=919.04+130.41logCQ,其中ΔF為加Hg2+前、后碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度的差值,CQ為猝滅劑的濃度.線性回歸相關(guān)系數(shù)R2=0.9888,檢出限為1.010-7mol/L.為驗(yàn)證本方法的可行性,在同樣條件下,測定樣品中Hg2+對(duì)碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度的猝滅值ΔF.樣品為正常人尿液,經(jīng)離心除去少量蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)后,進(jìn)行Hg2+標(biāo)準(zhǔn)加入回收實(shí)驗(yàn),如圖10,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1.結(jié)果表明,本實(shí)驗(yàn)方法是可行的,有較好的準(zhǔn)確度和精密度.3熒光探針檢測hg2+的優(yōu)勢綜上所述,本研究以葡萄糖為碳源,在五氧化二磷作用下,構(gòu)建了一步合成藍(lán)綠色熒光碳點(diǎn)的方法.該熒光碳點(diǎn)具