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(diǎn)熒光探針檢測(cè)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(diǎn)(QDs)。向量子點(diǎn)溶液中加入槲皮素,由于槲皮素(QCT)與量子點(diǎn)之間發(fā)生作用而使其熒光猝滅,加入Ca2+后量子點(diǎn)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(diǎn)的熒光“開關(guān)”探針檢測(cè)Ca2+的新方法。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,當(dāng)CdTe量子點(diǎn)的濃度為2.5×10-5mol/L,槲皮素濃度為2.0×10-5mol/L時(shí),Ca2+的線性檢測(cè)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(cè)定,結(jié)果令人滿意。
CdTe量子點(diǎn);熒光探針;鈣離子
近年來,隨著量子點(diǎn)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(diǎn)增強(qiáng)型熒光探針發(fā)展的關(guān)鍵是對(duì)其表面化學(xué)的調(diào)控,目前已有報(bào)道主要是基于金屬離子修飾的量子點(diǎn)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(duì)維持機(jī)體各項(xiàng)生理活動(dòng)起著重要的作用。因此,建立能夠準(zhǔn)確、方便地檢測(cè)Ca2+含量的方法具有重要意義。檢測(cè)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(cè)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(shì)。
本小組報(bào)道了在弱堿性溶液中槲皮素能夠使CdTe量子點(diǎn)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(diǎn)-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(diǎn)的熒光“開關(guān)”探針,并應(yīng)用于牛奶中Ca2+的檢測(cè)。
1.1 儀器和試劑
F-4500型熒光分光光度計(jì)(日立公司);80-2型電動(dòng)離心機(jī)(江蘇金壇市金城國(guó)盛實(shí)驗(yàn)儀器廠);PHS-3CT型酸度計(jì)(上海大普公司);79-1型磁力加熱攪拌器(江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法1.2.1 CdTe量子點(diǎn)的制備和純化
按文獻(xiàn)[11]制備和純化量子點(diǎn),最終制備得到巰基乙酸為穩(wěn)定劑,發(fā)射波長(zhǎng)位于525 nm,濃度為1.0×10-3mol/L的量子點(diǎn)儲(chǔ)備液。
1.2.2 Ca2+的測(cè)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(diǎn)儲(chǔ)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(zhǎng)350 nm,測(cè)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(cè)其熒光強(qiáng)度(記為F0)。
2.1 發(fā)射光譜
水相合成的CdTe量子點(diǎn)具有較強(qiáng)的熒光,在熒光分光光度計(jì)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(shí),CdTe量子點(diǎn)有明顯的熒光猝滅現(xiàn)象。在加入不同量的Ca2+后,量子點(diǎn)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(cè)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(diǎn),2.5×10-5mol/L;QCT,2.0×10-5mol/L;激發(fā)波長(zhǎng),350 nm;反應(yīng)時(shí)間,25 min。
2.2 最佳實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(diǎn)濃度
考察了不同濃度CdTe量子點(diǎn)對(duì)體系熒光恢復(fù)作用的影響。結(jié)果表明,當(dāng)CdTe量子點(diǎn)的用量達(dá)到200 μL時(shí)熒光恢復(fù)作用最強(qiáng)。因此,本文選擇CdTe量子點(diǎn)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(duì)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(shí)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(shí)間
固定Ca2+和CdTe量子點(diǎn)的用量,考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)體系熒光恢復(fù)作用的影響。結(jié)果表明,在25 min時(shí)熒光恢復(fù)作用最強(qiáng)。因此,本文選擇在反應(yīng)25 min時(shí)進(jìn)行測(cè)定。
2.2.5 共存物質(zhì)的影響
在最佳條件下,對(duì)含1.0×10-5mol/L的Ca2+溶液進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn),當(dāng)相對(duì)誤差不大于±5%時(shí),500倍的Al3+、Mg2+、Cl-、NO3-,300倍的維生素D對(duì)測(cè)定無干擾。牛奶中存在的Fe3+可能對(duì)測(cè)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(cè)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(jì)算,其中SD為11份空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。
2.3 樣品測(cè)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(shí)驗(yàn)方法對(duì)樣品中Ca2+進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定結(jié)果見表1。
表1 樣品分析結(jié)果
2.4 回收實(shí)驗(yàn)
取適量已消化且稀釋的蒙牛純牛奶待測(cè)樣品,加入一定量的Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液,做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),5次測(cè)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(cè)定。
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(責(zé)任編輯:汪材印)
2013-03-28
宿州學(xué)院國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“基于量子點(diǎn)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