硫代乙醇酸修飾CdS量子點熒光猝滅法測定呋喃西林

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(廣西民族師范學院 化學與生物工程系,廣西崇左 532200)

呋喃西林(Nitrofurazone,NFZ)是一種人工合成的硝基呋喃類抗菌藥,能干擾細菌的糖代謝過程和氧化酶系統(tǒng)而發(fā)揮抑菌或殺菌作用,對多種革蘭陽性和陰性菌有抗菌作用,曾廣泛用于治療和預(yù)防由埃希氏菌和沙門氏菌兩種病菌引起的哺乳動物消化道疾病。但是,該藥物具有嚴重的“三致”作用,我國已禁用了該類藥物[1]。因該類藥物具有高效廉價的特點,在畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖養(yǎng)殖,尤其飼料添加劑非法使用等[2]。呋喃西林的檢測方法主要有HPLC[2 - 4]、LC - MS[5 - 6]、ELISA[7 - 8]和分光光度法[9]等。然而,分光光度法測定結(jié)果準確度和靈敏度較低,達不到檢測的理想要求;HPLC需要大量的有機溶液、大型設(shè)備和熟練的操作技能,且對樣品的凈化要求苛刻;LC - MS所用儀器昂貴,成本較高;ELISA檢測方法雖然簡便易行,但方法存在交叉反應(yīng)、容易出現(xiàn)假陽性等問題,所以有必要研究耗費更低、操作更簡單的NFZ檢測方法。

熒光分析法具有靈敏度高、檢測時間短、設(shè)備便宜、選擇性好等優(yōu)點,已成為重要的分析手段[10 - 11]。與有機染料相比,量子點具有高量子產(chǎn)率、顏色適合、耐光性好、比表面大和表面功能化等優(yōu)點[11],已廣泛應(yīng)用于熒光分析檢測,如檢測蛋白質(zhì)[12]、諾氟沙星[13]、羅紅霉素[14]和槲皮素[15]等。目前還沒有使用硫代乙醇酸(TGA)修飾CdS量子點(TGA - CdS QDs)與NFZ相互作用檢測NFZ的報道。本文研究在中性水溶液中,TGA - CdS QDs和NFZ之間的相互作用,NFZ能使TGA - CdS QDs熒光猝滅,且NFZ分析濃度與TGA - CdS QDs熒光猝滅呈正比,建立了一種NFZ熒光檢測新方法。該方法應(yīng)用于小蝦NFZ檢測,結(jié)果滿意。

1 材料與方法

1. 1 材料與儀器

NFZ(98%)、TGA購自阿拉丁試劑公司,其他試劑均為分析純,所用水為二次亞沸水;NFZ以乙腈配成0. 1mol/L貯備液置4℃保存,使用前以水稀釋配成1. 0×10-3mol/L標準溶液;PBS緩沖溶液以0. 2mol/L磷酸氫二鈉、0. 2mol/L磷酸二氫鈉配制、0. 2mol/L磷酸及0. 2mol/L NaOH,以pH計調(diào)至所需要pH。

合成方法參照文獻[16],將40mL 0. 002mol/L的氯化鎘(CdCl2)溶液,1. 3 mL 0. 15mol/L的TGA放入三口燒瓶中均勻混合后,用去離子水稀釋至70mL,再用0. 1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至8左右,通氮氣(N2)15min除去混合液中的氧氣,然后迅速加入8mL 0. 005mol/L的硫化鈉(Na2S)溶液,在氮氣的保護下,反應(yīng)20min,得到TGA - CdS QDs水溶膠。TGA - CdS QDs水溶膠置4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

RF - 5301熒光分光光度計 日本島津公司;UV - 6100S型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司;pHS - 3C型pH計 上海今邁儀器儀表有限公司。

1. 2 實驗方法

取若干份均質(zhì)處理的市售小河蝦蝦肉2g,分別加入0. 1mol/L NFZ貯備液0、0. 20、0. 40、0. 60mL,每份樣品混均后用50mL乙腈和無水硫酸鈉(2g)分3次超聲提取,合并提取液并加入正已烷,充分震蕩,分層后,取乙腈層旋蒸濃縮至近干,加入50%乙腈水溶液洗瓶,定容至10mL備用。

向5mL具塞比色管中依次加入1. 5mL pH為7. 0的PBS緩沖溶液,0. 8mL TGA - CdS QDs,一定量的NFZ工作溶液,并用水定容至刻度,室溫放置10min,以350nm為激發(fā)波長,激發(fā)和發(fā)射狹縫分別為3、10nm,測量體系熒光強度(F),以同樣的方法配制不加NFZ的空白液,測其熒光強度(F0)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 量子點和NFZ的紫外和熒光特性

圖1是0. 8mL TGA - CdS QDs熒光光譜和紫外 - 可見吸收光譜圖。從圖可知,TGA - CdS QDs的熒光發(fā)射光譜和它的吸收光譜并不重疊,這是因為處于激發(fā)態(tài)的電子往往要經(jīng)過弛豫、釋放光子(熱運動),然后再回到基態(tài)的緣故。圖1可知,NFZ無熒光(線4),但隨著3. 0×10-5mol/L NFZ的加入,TGA - CdS QDs熒光強度降低。據(jù)此,本文建立了以TGA - CdS QDs為探針熒光猝滅法檢測NFZ。

圖1 QDs紫外可見光譜圖和熒光光譜圖Fig. 1 Absorption and fluorescence spectra of CdS QDs注:線1為QDs紫外光譜曲線,線2、3、4分別為QDs、QDs+NFZ、NFZ熒光光譜曲線。

2. 2 pH的影響

不同pH的磷酸鹽緩沖液(PBS)對量子點熒光體系的影響如圖2。pH對于體系影響較大,隨著緩沖溶液pH增大,F0/F值逐漸增加,pH7. 0時F0/F值達到最大,然后F0/F值隨pH增大而減小。所以選擇pH7. 0的PBS溶液為QDs - NFZ反應(yīng)體系的最適pH。

圖2 不同pH緩沖溶液的影響Fig. 2 Effect of pH on fluorescence intensity of QDs - NFZ system

2. 3 量子點濃度的選擇

考察TGA - CdS QDs用量對QDs - NFZ體系熒光強度的影響,結(jié)果如圖3所示。由實驗結(jié)果可知,隨著用量的增加,反應(yīng)體系熒光強度F0/F逐漸增大,當CdS用量超過0. 8mL后,反應(yīng)體系熒光強度F0/F逐漸下降。因此,本實驗選擇在5mL比色管中加入0. 8mL CdS量子點。

圖3 QDs用量對QDs - NFZ體系的影響Fig. 3 Effect of the volume of QDs on fluorescence intensity of QDs - NFZ

2. 4 反應(yīng)時間和穩(wěn)定性

實驗研究了在室溫條件下,反應(yīng)時間對熒光強度的影響(圖4)。如圖4所示,在室溫下QDs和NFZ的反應(yīng)很快(小于1min),從圖上的F0/F可知反應(yīng)至少可以穩(wěn)定2h。證明該方法具有反應(yīng)快和穩(wěn)定性良好的特點。

表1 樣品檢測(n=5)Table 1 Results for the determination of sample(n=5)

圖4 反應(yīng)時間對QDs - NFZ體系熒光強度的影響Fig. 4 Effect of the reaction time on fluorescence intensity of QDs in the absence and presence of NFZ

注:* 空白值以HPLC法檢測, - 表示未檢出。

2. 5 線性范圍和檢出限

在優(yōu)化實驗條件下,分別取不同濃度的NFZ標準溶液加入到含有一定濃度TGA - CdS QDs溶液中,TGA - CdS QDs與NFZ作用的熒光光譜圖如圖5所示。隨著NFZ濃度的逐漸提高,對TGA - CdS QDs的熒光猝滅作用增強,F0/F和NFZ在一定濃度呈線性,線性范圍為2. 0×10-6～ 1. 0×10-4mol/L,線性方程為F0/F=17467 C+0. 9918,C為加入NFZ的濃度,相關(guān)系數(shù)R=0. 9984,檢出限為7. 12×10-7mol/L(按3倍SD/斜率計算,其SD為9份空白溶液的標準偏差)。

圖5 不同NFZ濃度下量子點的熒光光譜圖Fig. 5 Fluorescence spectra of QDs in the presence of NFZ注:曲線1 ～ 7 CNFZ依次為:0,2. 0×10-6,4. 0×10-6, 1. 0×10-5,3. 0×10-5,6. 0×10-5,1. 0×10-4 mol/L。

2. 6 共存物質(zhì)干擾

2. 7 樣品檢測

試樣分析結(jié)果與參考方法(HPLC法[2])分析結(jié)果見表1。結(jié)果表明,本法與HPLC法檢測結(jié)果吻合。

3 結(jié)論與討論

以TGA為穩(wěn)定劑,在常溫水相中合成了TGA - CdS QDs,并建立了以TGA - CdS QDs為熒光探針檢測NFZ的分子熒光檢測方法,該方法具有直接、簡單、靈敏等優(yōu)點。方法用于水中小蝦體內(nèi)NFZ的快速檢測,結(jié)果滿意。

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