三乙醇胺包覆的CdTe量子點用于尿樣中三聚氰胺的熒光傳感

陳曉英，梁丹霞，郎金曉，馮忠柱，劉 熠，賈文平，侯 娜

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三乙醇胺包覆的CdTe量子點用于尿樣中三聚氰胺的熒光傳感

陳曉英，梁丹霞，郎金曉，馮忠柱，劉 熠，賈文平，侯 娜*

（臺州學院 醫(yī)藥化工學院， 浙江 椒江 318000）

利用三聚氰胺對乙酰半胱氨酸-三乙醇胺復合包覆的碲化鎘量子點熒光的猝滅作用，建立了快速測定尿樣中三聚氰胺的熒光傳感新技術。研究結果表明，三聚氰胺濃度在0.1～1.0 μmol/L范圍內，量子點的熒光強度猝滅值（Δ）與三聚氰胺的濃度呈線性關系，線性方程為Δ=202.89MA+ 38.26，相關系數（）為0.995 9，方法檢出限0.05 μmol/L。本方法用于尿液加標樣品中三聚氰胺的檢測，RSD為2.67%，三聚氰胺的平均回收率為98%～106%。

熒光傳感；三聚氰胺；CdTe量子點；熒光猝滅；三乙醇胺

三聚氰胺（Melamine，MA）是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機物，是生產甲醛樹脂類產品的主要原料[1]。由于MA的含氮量高，一些不法商家為提高畜產品的蛋白質含量，將MA添加到飼料中來飼喂畜禽或直接摻入食品中。而動物長期攝入MA后，其體內的MA一般會通過腎臟排到體外[2]，因此，通過檢測動物尿樣，可實現動物體內MA的快速篩查。目前，MA的經典測定方法主要有高效液相色譜法[3]、液-質聯用法[4]和氣-質聯用法[5]，但由于這些方法的樣品前處理費時繁瑣，不適合作MA的快速篩查。因此，科技工作者相繼開發(fā)了表面等離子共振免疫傳感[6]、電化學傳感[7]和近紅外反射光譜[8]等技術。

量子點（quantum dots, QDs）獨特的電學、光學和光電化學等特性在分析檢測領域已有了廣泛的應用。篩選適用的有機小分子對QDs的表面態(tài)結構進行功能化，可調制QDs對目標物響應的選擇性。

三乙醇胺（TEA）是金屬離子的螯合劑，將其引入QDs表面，TEA會通過氮原子的未成鍵電子與QDs中的金屬離子結合，并在QDs表面形成“富羥基”的分子結構。當MA存在時，可大大增加QDs與MA氨基間的氫鍵作用位點，使QDs對MA的選擇性作用能力增強，如此可提高QDs對MA熒光響應的靈敏度。

本文以N-乙酰-L-半胱氨酸（ACys）和TEA為復合穩(wěn)定劑，通過改變ACys與TEA間的量之比，調控ACys-TEA包覆的CdTe QDs（CdTe-ACys-TEA QDs）的表面結構，而MA對CdTe-ACys-TEA QDs的熒光具有猝滅作用，以此建立了一種用于尿樣中MA的快速篩查熒光傳感新方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Cary Eclipse 熒光分光光譜儀（安捷侖）；超純水系統（Millipore）；DELTA 320 pH計（梅特勒-特利多）。

MA），CdCl2·2.5H2O（0.10 mol/L），TEA（0.10 mol/L）；檸檬酸鈉，NaBH4，ACys，抗壞血酸（Vc）、L-組氨酸（His）、還原型谷胱甘肽（GSH）、葡萄糖（Glucose）、尿素（Urea）、草酸（Oxa）均為分析純（購自Aladdin）；K+、Na+、Ca2+等標準溶液（0.10 mol/L），使用時按比例稀釋成所需濃度；Tris-HCl緩沖溶液（pH=8.57）；Na2TeO3（0.04 mol/L，Alfa Aesar，AR）；健康人尿樣采自臺州醫(yī)院體檢中心；水為超純水。

1.2 實驗方法

共發(fā)放36份教學反饋調查問卷，問卷回收率為100%，均為有效問卷。實驗組學生在提高外科學習興趣、臨床實踐動手能力、閱讀文獻能力、理論聯系臨床能力及臨床思維等方面均較對照組明顯提升，差異均具有統計學意義（P＜0.05），見表3。

移取CdTe-ACys-TEA QDs 20.0 μL于10 mL比色管，加1.0 mL Tris-HCl緩沖溶液并用水稀釋至刻度線后，再準確移取3.0 mL于比色皿中，在ex/em為360/598 nm(激發(fā)/發(fā)射狹縫為10/10 nm)條件下，測定QDs熒光強度(0)。采用光度滴定法，向其中加入不同濃度的MA標準溶液并反應5 min后，再分別測定溶液熒光強度(i)，計算QDs的熒光猝滅值(Δ)，對數據做線性回歸。同樣條件下，測定加標尿樣對QDs的Δ，按照線性方程，計算MA含量及回收率。

2 結果與討論

2.1 CdTe-ACys-TEA QDs的合成

參照文獻[9,10]的基本方法合成QDs。稱取一定質量的ACys和0.2 g檸檬酸鈉于100 mL三口燒瓶中，攪拌下加水溶解后，依次加入4.0 mLCdCl2溶液和一定體積的TEA（控制ACys與TEA的物質的量之比分別為0.4:0.4、0.3:0.5、0.2:0.6），通氬氣保護30 min。然后隔絕空氣依次注入2.0 mL Na2TeO3和0.1 g NaBH4溶液，升溫至回流反應2.0 hr后，冷卻備用。按實驗方法掃描三種QDs的發(fā)射光譜，結果如圖1所示。由圖1可看出，隨著TEA量的增加，QDs的熒光強度降低的同時，其最大發(fā)射光波長也發(fā)生規(guī)律性藍移現象，說明TEA與Cd2+發(fā)生配位，QDs的表面態(tài)結構發(fā)生變化。

2.2 pH對MA猝滅QDs熒光強度的影響

按照實驗方法操作，以CdTe-ACys-TEA QDs （0.4:0.4）為例，考察了不同pH值條件下，0.2 μmol/L的MA對QDs熒光強度的影響，結果如圖2。從圖2可知，pH為8.57時，MA對QDs的熒光猝滅值最大，因此，實驗選擇pH=8.75的Tris-HCl調控溶液酸度。

2.3 CdTe--TEA QDs對MA熒光響應性能

在pH=8.75的溶液中，采用光度滴定方式，考察了三種QDs對不同濃度（0.1～9.0 μmol/L）MA的熒光響應性能，結果如圖3所示。由圖3及對三組數據的回歸分析結果可知，ACys與TEA量之比為0.3:0.5的QDs對MA響應的靈敏度及其Δ與MA的相關性都是最好的。因此，實驗選用ACys與TEA量之比為0.3:0.5的QDs作為MA的熒光探針。

圖1 CdTe-ACys-TEA QDs熒光發(fā)射光譜

Fig.1 The fluorescent emission spectrum of CdTe-ACys-TEA QDs

圖2 pH對MA猝滅QDs熒光強度的影響

圖3 MA對三種QDs的熒光猝滅性能

同時，把ACys-TEA復合包覆的CdTe QDs與僅用ACys包覆的QDs對MA的熒光響應進行了比較研究，結果如圖4。從圖4看出，MA在相同的濃度范圍內變化時，前者對MA響應的靈敏度明顯優(yōu)于后者，這就說明TEA對CdTe QDs表面修飾的結果增強了CdTe-ACys-TEA QDs表面分子與MA作用的特異性。

圖4 兩種QDs對MA響應靈敏度比較

2.4 共存物質的干擾

實驗考察了樣品溶液中可能的共存組分對MA測定時的干擾情況。在MA為0.2μmol/L，測量誤差為±5%時，各組分在濃度(μmol/L)分別為His(2.8)、Vc(2.4)、Urea(90)、Oxa(4.0)、GSH(4.8)、Glucose(20.0)、K(4.8)、Ca(5.0)、Na(3.0)時對MA的測定基本沒有影響。

2.5 工作曲線

按實驗方法配制CdTe-ACys-TEA QDs溶液，測定每次加入不同濃度MA后QDs溶液的Δ，以Δ對MA作線性回歸，回歸后的方程為Δ= 202.87MA+ 38.26，Δ與MA的相關系數()為0.9959。以3σ-1計算，本方法的檢出限為0.05 μmol/L，MA的線性范圍為0.1~1.0 μmol/L。

2.6 樣品測定

取尿樣0.10 mL于10 mL比色管中，加入0.10 mL 0.010 mol·L-1的MA，用水稀釋至刻度，制成約含1.0×10-4mol/L MA的樣品加標溶液。

按實驗方法配制CdTe-ACys-TEA QDs溶液并測得熒光強度，加入27.0 μL加標樣品溶液后測其熒光強度并計算Δ，按線性方程計算MA的含量，結果列于表1所示。

3 結束語

基于MA對CdTe-ACys-TEA QDs熒光的猝滅現象，研究了ACys-TEA量之比、溶液酸度變化對MA猝滅QDs熒光強度的規(guī)律，證實了TEA的引入確實提高了CdTe-ACys-TEA QDs對MA產生熒光響應的靈敏度和選擇性，通過考察可能的共存物質對MA測定的干擾情況，建立了快速篩查尿樣中MA的熒光傳感新方法。

表1 尿樣中MA的測定結果

［1］ Lund K.H., Petersen J. H. Migration of formaldehyde and melamine monomers form kitchen and tableware made of melamine plastic[J]. Food Additives and Contaminants, 2006, 23：948-955．

［2］ 董俏，李曦婷，王文超，等. 三聚氰胺致病機理及毒性研究進展[J]. 家畜生態(tài)學報，2015，36(6)：1-4.

［3］ 中國計量科學研究所. GB/T22400-2008, 原料乳中三聚氰胺快速檢測液相色譜法[S]．北京：中國標準出版社，2008．

［4］ 中國計量科學研究所．GB/T22388-2008, 原料乳與乳制品中三聚氰胺檢測方法[S]．北京：中國標準出版社，2008．

［5］ 曾凱，劉峙嶸，寧雅君，等. 氣相色譜-質譜聯用法同時測定乳及乳制品中的三聚氰胺及肌酐[J]. 色譜，2013，31(5)：477-480.

［6］ Yang Lu, Yinqiang Xia, Mingfei Pan, et al. Development of a surface plasmon resonance immunosensor for detecting melamine in milk products and pet foods[J]. Journal Agriculture Food Chemistry, 2014, 62(51): 12471-12476.

［7］ Jianying Qu, Xueping Du, Shiping Kang. Electrochemical sensor based on multi-walled carbon nanotubes/gold nanoparticles composite for determination of melamine[J]. Asian Journal of Chemistry, 2013,25(18)：10147-10149.

［8］ Simon A. Haughey, Pamela Galvin-King,Astrid Malechaux,et al. The use of handheld near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for the proximate analysis of poultry feed and to detect melamine[J]. Analytical Method, 2015,27(5)：607-610.

［9］ Peng Wu，Xiu-Ping Yan. Ni2+-modulated homocysteine-capped CdTe quantum dots as a turn-on photoluminescent sensor for detecting histidine in biological fluids[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2010,26：485-490.

［10］王歡，李芳，陳曉英，等. 谷胱甘肽包覆的碲化鎘量子點熒光探針法快速測定多巴胺[J]. 當代化工，2015，44(10)：2497-2499.

Triethanolamine-Capped CdTe Quantum Dots for Fluorescent Sensor of Melamine in Human Urine

CHEN Xiao-ying, LIANG Dan-xia, LANG Jin-xiao, FENG Zhong-zhu, LIU Yi, JIA Wen-ping, HOU Na*

(School of Pharmaceutical and Chemical Engineering, Taizhou University, Zhejiang Jiaojiang 318000,China)

A new fluorescent sensor method for determination of melamine in urine was developed based on fluorescent quenching function of acetylcysteine-triethanolamine-coated CdTe quantum dots by melamine. Experimental results show that, a good linear relationship between the fluorescent intensity quenching (Δ) and the concentration of melamine can be obtained at the range of 0.1~1.0 μmol/L in the buffer solution of pH 8.57 with a detection limit 0.05 μmol/L. The calibration equation is Δ= 202.89MA+ 38.26 with a correlation coefficient() 0.995 9. The method can be applied in determination of melamine in spiked urine samples with 2.67% RSD, and the spiked recovery of 98%~106%.

Fluorescence sensor; Melamine; CdTe quantum dots; Fluorescence quenching; Triethanolamine

O 657.39

A

1671-0460（2016）06-1145-03

臺州市科技計劃項目，項目號：131KY08；浙江省科技計劃項目，項目號：2014C37052；2015C33224；浙江省應用化學重點學科(臺州學院)；臺州學院培育基金項目，項目號：2013PY30。

2016-05-31

陳曉英(1981-),女,浙江臺州人,實驗師,碩士,2003年畢業(yè)于溫州師范學院化學專業(yè),主要從事無機及分析化學實驗教學研究工作。Email：31578497@qq.com。

侯 娜(1981-)，女，實驗師，碩士，研究方向：發(fā)光材料的合成與分析應用。E-mail：21368857@qq.com。