一种基于OxidizedCytC-CuInS2QDs的荧光纳米传感器及其构建方法和应用

专利2026-08-26  26


本发明属于纳米材料荧光传感器,特别涉及一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器及其构建方法和应用。


背景技术:

1、氰离子(cn-)是一种有毒的致命物质,尤其对人和温血动物的危害性较大,极少量的cn-即可通过抑制中枢神经系统,在极短时间内便能导致人类死亡。无意识长期接触cn-还可导致肝肾损伤、永久性瘫痪、神经病变、甲状腺功能减退、流产等[shang,l.;jin,l.h.;dong,s.j.sensitive turn-on fluorescent detection of cyanide based on thedissolution of fluorophore functionalized gold nanoparticles.chem.commun.,2009,3077-3079]。尽管极具健康威胁性,但cn-仍被广泛用于制药、化肥、杀虫剂、冶金等领域[hilson,g.;monhemius,a.j.alternatives to cyanide in the gold miningindustry:what prospects for the future?j.clean.prod.2006,14,1158-1167]。截至2013年9月,每年cn-使用量高达1100000吨。cn-的大量使用及产生也意味着大量的cn-会连续不断地进入环境如土壤、水体中,造成环境污染,并将引发严重的健康问题和持续的环境问题。土壤中cn-是一种重要的土壤污染物,土壤中cn-的降解速率远小于它在天然水体中的降解速率,而且被cn-污染的土壤会成为环境中的二次污染源,具有长期潜在危害[randviir,e.p.;banks,c.e.the latest developments in quantifying cyanide andhydrogen cyanide.trac trends anal.chem.2015,64,75-85]。土壤中cn-的准确测定不仅有助于确保国家食品安全,而且可为开发针对受污染地区的土壤和作物特异性的补救措施提供支持。因此构建土壤中cn-的检测方法非常有必要。

2、许多国家已经限定了土壤中cn-的最高允许浓度(maximum contaminant level)。目前,文献报道的测定cn-的方法有许多,如离子色谱法、电化学法、比色法等[kitis,m.;karakaya,e.;yigit,n.o.,civelekoglu,g.;akcil,a.heterogeneous catalyticdegradation of cyanide using copper-impregnated pumice and hydrogenperoxide.water res.2005,39,1652-1662.marugán,j.;grieken,r.v.;cassano,a.e.,alfano,o.m.intrinsic kinetic modeling with explicit radiation absorptioneffects of the photocatalytic oxidation of cyanide with tio2,and silica-supported tio2,suspensions.appl.catal.b-environ.2008,85,48-60]。尽管这些方法可满足大多数监管需求的检测限,但它们大都设计和操作复杂、耗时、需用样品量大,有些需配备专门培训技术人员、昂贵的仪器,成本较高,有些则通常需要显著预浓缩,涉及大量有机试剂。近些年,不仅环境科学研究人员,来自分析化学领域、食品与医药分析领域的科研工作者也对cn-的灵敏检测表现出极大的研究兴趣,致力于研究一种灵敏、快速、简便经济、抗干扰能力强的cn-检测方法。

3、荧光纳米传感器以其光学性能优异、灵敏度高、成本低、操作简便和响应迅速等诸多优点受到了研究人员的青睐,在分析检测领域有着非常出色的表现[he,l.w.;dong,b.l.;liu,y.;lin,w.y.fluorescent chemosensors manipulated by dual/tripleinterplaying sensing mechanisms.chem.soc.rev.,2016,45,6449-6461.zhang,j.j.;cheng,f.f.;li,j.j.;zhu,j.j.;lu,y.fluorescent nanoprobes for sensing andimaging of metal ions:recent advances and future perspectives.nano today,2016,11,309-329.]。荧光纳米传感器根据对目标物的识别作用输出荧光信号,建立目标物的浓度、质量等信息与检测信号之间的对应关系,完成目标物的特异性与灵敏性检测。针对环境分析领域的荧光纳米传感器也渐渐被研究与应用,尤其近些年,随着新型功能化纳米材料的蓬勃发展,基于功能纳米材料的荧光纳米传感器在环境分析领域的应用研究展现出巨大发展潜势[jawaid,a.m.;chattopadhyay,s.;wink,d.j.;page,l.e.;snee,p.t.cluster-seeded synthesis of doped cdse:cu4 quantum dots.acs nano,2013,7,3190-3197]。特别是基于量子点构建的荧光纳米传感器具有操作简便、响应迅速、高灵敏度与选择性等诸多优势[liu,z.p.;liu,h.;wang,l.;su,x.g.alabel-free fluorescencebiosensor for highly sensitive detection of lectin based on carboxymethylchitosan-quantum dots and gold nanoparticles.analytica chimica acta,2016,932,88-97]。相对于传统的有机荧光染料以及荧光蛋白,量子点(又称半导体纳米粒子或纳米晶)展示出诸多优点,如荧光寿命长、光稳定性好、量子产率高、激发光谱范围宽、荧光发射光谱窄、荧光发射波长可调、发射波长可覆盖可见光区至近红外光区等光学特性。这不仅为研究人员开发灵敏特异的探针开辟了新天地,也为研究环境污染物检测分析技术提供了新思路,更为保障人类生命安全和生态环境质量奠定良好基础。

4、因此,迫切需要设计一种制备简单、有效、成本低廉且灵敏度高的cn-荧光纳米传感器。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器及其构建方法和应用,旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

3、一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器,组成体系为oxidizedcyt c-cuins2 qds。

4、一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的构建方法,包括以下步骤:

5、步骤1:采用水热法一步合成具备优异荧光性能的水溶性cuins2 qds;

6、步骤2:通过静电作用及氢键作用对制备的cuins2 qds表面进行功能化修饰,获得reduced cyt c-cuins2 qds;

7、步骤3:利用cyco氧化reduced cyt c-cuins2 qds表面的reduced cyt c,生成oxidized cyt c-cuins2 qds。

8、优选的,所述步骤1具体包括:

9、步骤1.1:将3.60mmol·l-1的l-半胱氨酸溶于7.5ml超纯水,向溶液中加入0.15mmol·l-1的incl3·4h2o和0.15mmol·l-1的cucl2·2h2o溶液,得到混合溶液;

10、步骤1.2:搅拌并利用4mol·l-1的naoh溶液将所得混合溶液ph调至11.3;

11、步骤1.3:向步骤1.2所得溶液中加入0.30mmol·l-1的cs(nh2)2;

12、步骤1.4:将步骤1.3所得溶液转移入25ml的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,并置于150℃反应21h;

13、步骤1.5:取出反应釜,待其自然冷却至室温转移出反应液,经冷冻干燥后得到cuins2 qds粉末。

14、优选的,所述步骤2具体包括:

15、将1.36×10-4mol·l-1的cuins2 qds与35μmmol·l-1reduced cyt c混合,并于室温条件下搅拌30min,得到reduced cyt c-cuins2 qds。

16、优选的,所述cuins2 qds粉末中cu:in:s的比率为1:1:2,cu:l-半胱氨酸的比率为1:12。

17、优选的,所述步骤3中,cyco的量为30μmmol·l-1。

18、一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的应用,该传感器用于cn-的检测。

19、优选的,检测土壤中cn-包括以下检测步骤:

20、步骤(1):清除土壤样品中植物的根和其他杂质后,过2mm筛;取1.0g土壤样品溶于15ml超纯水中,室温震荡1小时;然后,于12000rpm离心10分钟,过滤得到上清液;

21、步骤(2):依次将不同浓度的cn-与基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器加入到装有上清液的2.0ml的标准试管中,应用缓冲溶液定容至刻度,反应30分钟;

22、步骤(3):在590nm激发光条件下,测定上述混合溶液在610~800nm范围内的荧光发射光谱。

23、优选的,对cn-的检测限为0.07μmol·l-1。

24、相比于现有技术的缺点和不足,本发明具有以下有益效果:

25、本发明提供的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器是基于具有优异光学性能且水溶性良好的功能化量子点,与通常含有有毒元素如cd、hg、pb、as、te和se等半导体纳米粒子及有机染料相比,功能化量子点具有环境友好优势。另外,本发明所述的荧光纳米传感器制备简单,成本低廉,只是利用氧化还原反应诱导的荧光恢复和酶抑制诱导荧光猝灭来触发荧光响应,避免了多步功能化操作复杂、耗时且且易受环境影响等问题。尽管工作原理简单,但该基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器对cn-具有较宽的线性响应范围,检出限也较低。该基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器可用于土壤样品中cn-的检测,具有良好的准确度和满意的回收率,在实际应用方面具有一定的应用潜力。


技术特征:

1.一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器,其特征在于,组成体系为oxidized cyt c-cuins2 qds。

2.一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的构建方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的构建方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:

4.如权利要求2所述的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的构建方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:

5.如权利要求3所述的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的构建方法,其特征在于,所述cuins2 qds粉末中cu:in:s的比率为1:1:2,cu:l-半胱氨酸的比率为1:12。

6.如权利要求2所述的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的构建方法,其特征在于,所述步骤3中,cyco的量为30μmmol·l-1。

7.一种基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的应用,其特征在于,该传感器用于cn-的检测。

8.如权利要求6所述的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的应用,其特征在于,检测土壤中cn-包括以下检测步骤:

9.如权利要求7所述的基于oxidized cyt c-cuins2 qds的荧光纳米传感器的应用,其特征在于,对cn-的检测限为0.07μmol·l-1。


技术总结
本发明公开了一种基于Oxidized Cyt C‑CuInS<subgt;2</subgt; QDs的荧光纳米传感器及其构建方法和应用,属于纳米材料荧光传感器技术领域,其中,基于Oxidized Cyt C‑CuInS<subgt;2</subgt; QDs的荧光纳米传感器,组成体系为Oxidized Cyt C‑CuInS<subgt;2</subgt; QDs。基于Oxidized Cyt C‑CuInS<subgt;2</subgt; QDs的荧光纳米传感器的构建方法,首先使用Reduced Cyt C对CuInS2 QDs表面进行修饰,制得功能化的量子点Reduced Cyt C‑CuInS2 QDs,其表面的Reduced Cyt C能够被CyCO氧化,生成的Oxidized Cyt C‑CuInS2 QDs具有更强的荧光信号。该基于Oxidized Cyt C‑CuInS<subgt;2</subgt; QDs的荧光纳米传感器的用于CN<supgt;‑</supgt;检测,当体系中存在CN<supgt;‑</supgt;时,CN<supgt;‑</supgt;能够高亲和地与CyCO结合进而抑制其活性,从而阻断Reduced Cyt C的氧化,使得体系的荧光猝灭。该基于Oxidized Cyt C‑CuInS<subgt;2</subgt; QDs的荧光纳米传感器具有制备简单、成本低廉且灵敏度高的特点。

技术研发人员:刘自平,白娥,刘莎莎,徐志伟,周帅
受保护的技术使用者:东北师范大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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