量子點熒光探針檢測鈣離子

陳志兵，吳晴晴，查 郡，郭 振

1.威海海洋職業(yè)學(xué)院食品工程系，山東威海，264300；2.宿州學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽宿州，234000

量子點熒光探針檢測鈣離子

陳志兵1,2，吳晴晴1，查 郡2，郭 振2

1.威海海洋職業(yè)學(xué)院食品工程系，山東威海，264300；2.宿州學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽宿州，234000

以巰基乙酸(TGA)為穩(wěn)定劑，水相合成了CdTe量子點(QDs)。向量子點溶液中加入槲皮素，由于槲皮素(QCT)與量子點之間發(fā)生作用而使其熒光猝滅，加入Ca2+后量子點熒光又得以恢復(fù)，且熒光恢復(fù)程度與Ca2+的濃度成一定線性關(guān)系，從而建立了基于量子點的熒光“開關(guān)”探針檢測Ca2+的新方法。在最佳實驗條件下，當(dāng)CdTe量子點的濃度為2.5×10-5mol/L，槲皮素濃度為2.0×10-5mol/L時，Ca2+的線性檢測范圍為0.4×10-5～4.0×10-5mol/L，檢出限為1.6×10-7mol/L。該法已用于牛奶中Ca2+的測定，結(jié)果令人滿意。

CdTe量子點；熒光探針；鈣離子

近年來，隨著量子點表面化學(xué)研究的深入，其作為新型熒光探針已被廣泛應(yīng)用。其中增強(qiáng)型熒光探針因其較低的熒光背景和檢出限及高靈敏度而備受關(guān)注[1-2]。量子點增強(qiáng)型熒光探針發(fā)展的關(guān)鍵是對其表面化學(xué)的調(diào)控，目前已有報道主要是基于金屬離子修飾的量子點增強(qiáng)型傳感模式[3-4]。Ca2+是人體必需的離子，主要存在于骨骼、牙齒和血液中，對維持機(jī)體各項生理活動起著重要的作用。因此，建立能夠準(zhǔn)確、方便地檢測Ca2+含量的方法具有重要意義。檢測Ca2+的常用方法有分光光度法[5]、重量法[6]、滴定法[7]、原子發(fā)射法[8]、離子色譜法[9]等。在諸多Ca2+檢測方法中，熒光法因其高靈敏度和操作便捷而具有明顯優(yōu)勢。

本小組報道了在弱堿性溶液中槲皮素能夠使CdTe量子點發(fā)生熒光猝滅，且熒光猝滅程度與其濃度呈良好線性關(guān)系[10]。本文在前期基礎(chǔ)上研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在量子點-槲皮素體系中加入Ca2+后，可將關(guān)閉的“開關(guān)”打開，使體系熒光強(qiáng)度得到恢復(fù)，且恢復(fù)程度與Ca2+濃度相關(guān)，從而發(fā)展了一種基于量子點的熒光“開關(guān)”探針，并應(yīng)用于牛奶中Ca2+的檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

F-4500型熒光分光光度計(日立公司)；80-2型電動離心機(jī)(江蘇金壇市金城國盛實驗儀器廠)；PHS-3CT型酸度計(上海大普公司)；79-1型磁力加熱攪拌器(江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠)。

QCT標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取0.030 2 g槲皮素，用50 mL95%熱乙醇溶液溶解，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，配成1.0×10-3mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.0×10-3mol/L)、碲粉(99.999%)、巰基乙酸、氯化鎘(CdCl2>98%)、NaBH4>96%，所用試劑均為分析純，水為高純水。

1.2 實驗方法1.2.1 CdTe量子點的制備和純化

按文獻(xiàn)[11]制備和純化量子點，最終制備得到巰基乙酸為穩(wěn)定劑，發(fā)射波長位于525 nm，濃度為1.0×10-3mol/L的量子點儲備液。

1.2.2 Ca2+的測定

向一系列10 mL比色管中依次加入200 μL0.2 mol/L pH=7.3 的PBS緩沖溶液，200 μL CdTe量子點儲備液，200 μL 1.0×10-3mol/L的QCT標(biāo)準(zhǔn)溶液以及一定量的Ca2+溶液，用水定容，搖勻，靜置25 min，以發(fā)射和激發(fā)狹縫均為5 nm，激發(fā)波長350 nm，測量其熒光強(qiáng)度(記為F)，以相同方法配制不加Ca2+溶液的試劑空白溶液，測其熒光強(qiáng)度(記為F0)。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)射光譜

水相合成的CdTe量子點具有較強(qiáng)的熒光，在熒光分光光度計上分別掃描各溶液的發(fā)射光譜，如圖1所示，在弱堿性條件中，當(dāng)加入槲皮素時，CdTe量子點有明顯的熒光猝滅現(xiàn)象。在加入不同量的Ca2+后，量子點的熒光得以恢復(fù)，且熒光增強(qiáng)值與Ca2+濃度呈線性關(guān)系。據(jù)此，建立了測定Ca2+的熒光分析新方法。

圖1 發(fā)射光譜

1:CdTe QDs+QCT;

2:CdTe QDs+QCT+Ca2+(0.4×10-5mol/L);

3:CdTe QDs+QCT+Ca2+(1.5×10-5mol/L);

4:CdTe QDs+QCT+Ca2+(2.0×10-5mol/L);

5:CdTe QDs+QCT+Ca2+(2.5×10-5mol/L);

6:CdTe QDs+QCT Ca2+(3.0×10-5mol/L);

7:CdTe QDs+QCT+Ca2+(3.5×10-5mol/L);

8:CdTe QDs+QCT+Ca2+(4.0×10-5mol/L);

9:CdTe QDs。

條件:CdTe量子點,2.5×10-5mol/L;QCT,2.0×10-5mol/L;激發(fā)波長,350 nm;反應(yīng)時間,25 min。

2.2 最佳實驗條件選擇2.2.1 反應(yīng)介質(zhì)及pH

考察了PBS、磷酸氫二鈉-檸檬酸、Tris-HCl等不同介質(zhì)中Ca2+對體系的熒光恢復(fù)作用。結(jié)果表明，在200 μL pH為7.3的PBS緩沖溶液中Ca2+對體系的熒光恢復(fù)作用最強(qiáng)。因此，選擇pH為7.3的PBS緩沖溶液，用量為200 μL。

2.2.2 量子點濃度

考察了不同濃度CdTe量子點對體系熒光恢復(fù)作用的影響。結(jié)果表明，當(dāng)CdTe量子點的用量達(dá)到200 μL時熒光恢復(fù)作用最強(qiáng)。因此，本文選擇CdTe量子點的用量為2.5×10-5mol/L。

2.2.3 槲皮素用量

考察了不同濃度的槲皮素對體系熒光恢復(fù)作用的影響。結(jié)果表明，當(dāng)槲皮素的用量為2.0×10-5mol/L時熒光恢復(fù)作用最強(qiáng)。因此，本文選擇槲皮素的用量為2.0×10-5mol/L。

2.2.4 反應(yīng)時間

固定Ca2+和CdTe量子點的用量，考察了反應(yīng)時間對體系熒光恢復(fù)作用的影響。結(jié)果表明，在25 min時熒光恢復(fù)作用最強(qiáng)。因此，本文選擇在反應(yīng)25 min時進(jìn)行測定。

2.2.5 共存物質(zhì)的影響

在最佳條件下，對含1.0×10-5mol/L的Ca2+溶液進(jìn)行干擾實驗，當(dāng)相對誤差不大于±5%時，500倍的Al3+、Mg2+、Cl-、NO3-，300倍的維生素D對測定無干擾。牛奶中存在的Fe3+可能對測定有干擾,可按文獻(xiàn)[11]用巰基棉處理來消除其干擾。

2.2.6 工作曲線和方法檢出限

在最佳條件下，測定了Ca2+的工作曲線，回歸方程為ΔF=-0.1090+5.0573c(×10-5mol/L)，線性范圍為0.4×10-5～4.0×10-5mol/L，相關(guān)系數(shù)r=0.998 4，方法的檢出限為1.5×10-7mol/L(按3SD/斜率計算，其中SD為11份空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。

2.3 樣品測定

分別取市售牛奶，按照文獻(xiàn)[12]中1.2(1)方法進(jìn)行處理。取適量已消化且稀釋的牛奶樣品，用巰基棉處理后,按照實驗方法對樣品中Ca2+進(jìn)行測定，測定結(jié)果見表1。

表1 樣品分析結(jié)果

2.4 回收實驗

取適量已消化且稀釋的蒙牛純牛奶待測樣品，加入一定量的Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，做加標(biāo)回收實驗，5次測定的回收率均在97%～103%之間。結(jié)果表明,本熒光探針法具有較高的準(zhǔn)確度，可滿足牛奶中Ca2+含量的測定。

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(責(zé)任編輯：汪材印)

2013-03-28

宿州學(xué)院國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“基于量子點的熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系構(gòu)建及應(yīng)用”(201210379011)。

陳志兵(1980-),安徽壽縣人,碩士，副教授，主要研究方向：納米材料合成及光譜分析。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.09.027

O657.3

A

1673-2006(2014)09-0088-03