CuInS2三元量子點(diǎn)熒光探針測定新霉素

毛永強(qiáng)，胡美娜，李 娜*

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)理學(xué)院，阜新123000; 2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，礦山熱動力災(zāi)害與防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，阜新123000)

CuInS2三元量子點(diǎn)熒光探針測定新霉素

毛永強(qiáng)1，2，胡美娜1，李 娜1*

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)理學(xué)院，阜新123000; 2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，礦山熱動力災(zāi)害與防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，阜新123000)

采用水熱法制備了巰基乙酸修飾的CuInS2三元量子點(diǎn)，基于CuInS2量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度能夠被新霉素顯著猝滅的特性，建立了CuInS2三元量子點(diǎn)熒光探針測定新霉素的方法。優(yōu)化的試驗(yàn)條件如下:①pH 8.0的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液的用量為0.5 mL;②CuInS2量子點(diǎn)的濃度為2.0×10－7mol·L－1;③反應(yīng)時間為5 min。新霉素的濃度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1內(nèi)與其對應(yīng)的熒光猝滅強(qiáng)度呈線性關(guān)系，檢出限(3s/k)為2.0×10－10mol·L－1。以空白樣品為基體進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，所得回收率在98.4%～106%之間，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)在1.9%～2.4%之間。

CuInS2量子點(diǎn);新霉素;熒光探針

新霉素(NEO)是一種易溶于水、性質(zhì)穩(wěn)定的氨基糖甙類抗生素，對很多植物病原菌具有較好的抑制作用，可有效防治大白菜軟腐病、姜瘟病、柑桔潰瘍病等果蔬病害［1］。但是果蔬中殘留超限量的新霉素會對人體的腎、耳等器官造成嚴(yán)重?fù)p害，因此許多國家對其殘留限量有嚴(yán)格規(guī)定［2］。目前新霉素的測定主要有酶聯(lián)免疫吸附法、液相色譜法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等［3-5］。酶聯(lián)免疫吸附法操作簡單易行，但可能發(fā)生假陽性;液相色譜法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法靈敏度高，但操作繁雜費(fèi)時、檢測成本高。因此，建立一種操作簡便、成本低廉、靈敏度高的檢測方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

量子點(diǎn)(QDs)具有激發(fā)光譜寬、發(fā)射光譜窄、量子產(chǎn)率高及光穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已作為熒光探針成功用于多種金屬離子、蛋白質(zhì)、生物大分子和農(nóng)獸藥殘留的分析檢測［6-11］。然而，大部分量子點(diǎn)因其含有鎘、碲、鉛等有毒元素，限制了實(shí)際應(yīng)用的可能性。近年來，CuInS2等Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子點(diǎn)引起研究者的廣泛關(guān)注，它們具有帶隙窄、低毒、吸光系數(shù)高、斯托克位移大和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在太陽能電池、光催化和化學(xué)傳感器等領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景［12-14］。

本工作采用水熱法制備了巰基乙酸修飾的CuInS2量子點(diǎn)［15］，研究了新霉素對量子點(diǎn)的熒光猝滅效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)熒光猝滅強(qiáng)度與新霉素的濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，據(jù)此建立了一種測定新霉素含量熒光猝滅法，并將其用于市售小白菜中新霉素含量的測定，結(jié)果滿意。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

日立F-4500型熒光分光光度計(jì)，日立UV-3010型紫外-可見分光光度計(jì)，PB-10型精密酸度計(jì)，SZCL-2型智能控溫磁力攪拌器，WG 9020A型臥式電熱鼓風(fēng)干燥箱，H1650R型臺式高速冷凍離心機(jī)，50 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜。

新霉素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1.0×10－5mol·L－1，稱取新霉素0.007 12 g于250 mL燒杯中，加少量水溶解后，移至1 L容量瓶中，用水定容，置于冰箱中冷藏保存。

氯化銅、三氯化銦、硫脲、氫氧化鈉、巰基乙酸、新霉素均為分析純;試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 CuInS2量子點(diǎn)制備

將氯化銅0.409 g和三氯化銦0.531 g溶于水中，然后加入巰基乙酸2.5 mL，磁力攪拌20 min。用1.0 mol·L－1氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至11.0，加入硫脲0.365 g，磁力攪拌至完全溶解后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，在150℃干燥箱中反應(yīng)21 h，待冷卻至室溫后取出。加入乙醇使CuInS2量子點(diǎn)沉降，離心后將沉淀溶于水中，置于4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 樣品前處理

將在市場購買的新鮮小白菜用搗碎機(jī)搗碎，混合均勻后，置于冰柜中保存?zhèn)溆谩?/p>

稱取小白菜試樣5.000 g置于100 mL錐形瓶中，加入甲醇50 mL，超聲提取10 min，以12 000 r· min－1轉(zhuǎn)速離心10 min，取上清液于50 mL雞心瓶中，減壓濃縮至10 mL，轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，加水定容，置于冰箱中冷藏備用。

1.2.3 新霉素測定

在一系列5 mL比色管中，依次加入CuInS2量子點(diǎn)0.5 mL、pH 8.0的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸(Tris-HCl)緩沖溶液0.5 mL和一定量的新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。室溫下靜置5 min后，以激發(fā)波長350 nm測定體系的熒光強(qiáng)度(If)和空白溶液(未加入新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液)的熒光強(qiáng)度(I0)，計(jì)算體系熒光猝滅強(qiáng)度(ΔI=I0－If)。

2 結(jié)果與討論

2.1 CuInS2量子點(diǎn)的形貌表征

巰基乙酸修飾CuInS2量子點(diǎn)的透射電子顯微鏡(TEM)圖見圖1。

由圖1可知:所制備CuInS2量子點(diǎn)近球形，分散性較好，平均粒徑約為3.8 nm。

2.2 CuInS2量子點(diǎn)和新霉素作用的熒光光譜

巰基乙酸修飾CuInS2量子點(diǎn)的紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜見圖2。

由圖2可知:CuInS2量子點(diǎn)的紫外-可見吸收峰位于波長600 nm處;當(dāng)激發(fā)波長為350 nm時，CuInS2量子點(diǎn)的熒光發(fā)射峰位于540 nm處，熒光發(fā)射峰窄而對稱，表明CuInS2量子點(diǎn)具有較好的熒光性能。

圖1 CuInS2量子點(diǎn)的TEM圖Fig.1 TEM image of CuInS2quantum dots

在CuInS2量子點(diǎn)中加入系列新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液，量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度發(fā)生了顯著的降低，且隨著新霉素加入量的增加，熒光發(fā)射峰也略有紅移(見圖3)，據(jù)此建立了一種測定新霉素含量的熒光猝滅法。

圖2 CuInS2量子點(diǎn)的紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜Fig.2 UV-Vis absorption spectrum and fluorescence emission spectrum of CuInS2quantum dots

圖3 不同濃度新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液下CuInS2量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜Fig.3 Fluorescence emission spectra of CuInS2quantum dots in the presence of neomycin standard solution with various concentrations

2.3 反應(yīng)條件的選擇

2.3.1 緩沖溶液的酸度及用量

試驗(yàn)考察了Tris-HCl、BR、乙酸-乙酸鈉等緩沖溶液對體系熒光猝滅強(qiáng)度ΔI的影響。結(jié)果表明:在Tris-HCl緩沖溶液中ΔI最大且穩(wěn)定。同時，考察了Tris-HCl緩沖溶液的酸度對ΔI的影響。結(jié)果表明:隨pH的增加，ΔI逐漸增強(qiáng);當(dāng)pH為8.0時，ΔI達(dá)到最大值;此后隨pH增加，ΔI逐漸降低。試驗(yàn)進(jìn)一步考察了Tris-HCl緩沖溶液用量對ΔI的影響。結(jié)果表明:隨Tris-HCl緩沖溶液用量的增加，ΔI逐漸增大;當(dāng)緩沖溶液用量為0.5 mL時，ΔI達(dá)到最大值;繼續(xù)增加緩沖溶液用量，ΔI反而減小。試驗(yàn)選擇加入pH 8.0的Tris-HCl緩沖溶液0.5 mL。

2.3.2 量子點(diǎn)的濃度

試驗(yàn)考察了CuInS2量子點(diǎn)濃度對體系熒光猝滅強(qiáng)度的影響，其結(jié)果見圖4。

圖4 CuInS2量子點(diǎn)濃度對體系熒光猝滅強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of CuInS2quantum dots concentration on fluorescence quenching intensity of the system

由圖4可知:ΔI隨著量子點(diǎn)濃度的增加先增后減;當(dāng)量子點(diǎn)濃度為2.0×10－7mol·L－1時，ΔI達(dá)到最大值。其原因在于量子點(diǎn)濃度過低時，體系熒光強(qiáng)度較弱，加入少量新霉素就引起ΔI顯著變化，檢測靈敏度高，但線性范圍較窄;而量子點(diǎn)濃度過高時，體系熒光強(qiáng)度較強(qiáng)，加入少量新霉素引起ΔI的變化很小，導(dǎo)致檢測靈敏度較低。綜合考慮體系的靈敏度和線性范圍，試驗(yàn)選取CuInS2量子點(diǎn)的濃度為2.0×10－7mol·L－1。

2.3.3 反應(yīng)時間

在室溫條件下，試驗(yàn)考察了反應(yīng)時間對ΔI的影響。結(jié)果表明:當(dāng)體系各組分混合5 min后，ΔI達(dá)到最大值，且在60 min內(nèi)保持不變。試驗(yàn)選擇反應(yīng)5 min后測定體系熒光強(qiáng)度。

2.4 共存物質(zhì)的干擾

試驗(yàn)考察了小白菜中常見共存物質(zhì)對1.0× 10－7mol·L－1新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液測定的影響。結(jié)果表明:當(dāng)相對誤差在±5%時，100倍的維生素A、維生素B2、維生素C、維生素E、煙酸、K+、Na+，50倍的Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+對測定結(jié)果無明顯影響。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按試驗(yàn)方法對新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:新霉素的濃度在1.0× 10－8～2.0×10－7mol·L－1內(nèi)與其對應(yīng)的ΔI呈線性關(guān)系，其線性回歸方程為y=3.747 x+0.513 3，相關(guān)系數(shù)為0.999 3。以空白的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率計(jì)算方法的檢出限(3s/k)為2.0× 10－10mol·L－1。

2.6 樣品分析

按試驗(yàn)方法處理并測定小白菜，樣品中未檢出新霉素，表明樣品中無新霉素或其含量低于檢出限。在樣品提取液中加入不同濃度水平的新霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n=5)Tab.1 Results of tests for precision and recovery(n=5)

由表1可知:加標(biāo)回收率在98.4%～106%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在1.9%～2.4%之間。

本工作建立了測定新霉素含量的熒光猝滅法。該方法操作簡單、線性范圍寬、靈敏度高、檢測成本低，可用于果蔬中新霉素殘留量的快速分析檢測。

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Determination of Neomycin with Ternary CuInS2Quantum Dots as Fluorescent Probe

MAO Yongqiang1，2，HU Meina1，LI Na1*
(1.College of Science，Liaoning Technical University，F(xiàn)uxin 123000，China; 2.Key Laboratory of Mine Thermodynamic Disasters and Control of Ministry of Education，College of Safety Science and Engineering，Liaoning Technical University，F(xiàn)uxin 123000，China)

The ternary CuInS2quantum dots were prepared using thioglycolic acid as modifiers by hydrothermal synthesis method.Based on the fact of the fluorescence intensity of CuInS2quantum dots could be quenched remarkably by neomycin，a method for determination of neomycin with ternary CuInS2quantum dots as fluorescent probe was established.The optimized conditions found were as follows:①amount of Tris-HCl buffer solution of pH 8.0:0.5 mL;②concentration of CuInS2quantum dots:2.0×10－7mol·L－1;③time of reaction:5 min.Linear relationship between values of the fluorescence quenching intensity and concentration of neomycin was obtained in the range of1.0×10－8－2.0 ×10－7mol·L－1，with detection limit(3s/k)of 2.0×10－10mol·L－1.On the base of blank sample，test for recovery was made by standard addition method;values ofrecovery found were in the range of98.4%－106%，with RSD's(n=5) in the range of 1.9%－2.4%.

CuInS2quantum dots;neomycin;fluorescent probe

O657.3

A

1001-4020(2017)05-0538-04

10.11973/lhjy-hx201705009

2016-04-20

遼寧省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(L2013138);遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(201410147014)

毛永強(qiáng)(1974－)，男，遼寧昌圖人，副教授，博士，主要從事食品安全檢測與分析研究

*通信聯(lián)系人。linamaoyongqiang@126.com