本發(fā)明屬于新型納米材料制備，具體涉及一種生物相容性金屬硒化物量子點的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、電化學(xué)發(fā)光(ecl)，是通過電化學(xué)方法觸發(fā)的化學(xué)發(fā)光。電化學(xué)發(fā)光不需要使用外部光源，電化學(xué)發(fā)光檢測已成為一種重要的檢測方法，具有背景低，靈敏度高，設(shè)備簡單等優(yōu)點。三聯(lián)吡啶釕(ru(bpy)3cl2)是一種重要的電化學(xué)發(fā)光試劑，發(fā)光效率高。三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑，還需要共反應(yīng)劑共同作用產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光信號。

2、目前，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑時，常用的共反應(yīng)劑是烷基胺。其中，三丙胺(tpa)作為三聯(lián)吡啶釕的共反應(yīng)劑是商業(yè)化電化學(xué)發(fā)光免疫測定中的成功實例。然而，三丙胺水溶性差、有毒性、腐蝕性和揮發(fā)性。盡管人們對替代共反應(yīng)劑進(jìn)行了廣泛研究，也探索出一些其他的共反應(yīng)劑，如：h2c2o4、k2s2o8，雖然其水溶性較好、毒性較小，但它們的效率相較于三丙胺往往大幅降低。從反應(yīng)動力學(xué)的角度來看，加快三聯(lián)吡啶釕的電氧化速率是彌補(bǔ)核心反應(yīng)物效率限制的重要途徑，但目前還鮮有報道。然而，盡管在氧還原反應(yīng)(orr)、氧進(jìn)化反應(yīng)(oer)和燃料電池等應(yīng)用領(lǐng)域探索出了多種電催化劑，但為三聯(lián)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光體系開發(fā)高效且生物兼容的電催化劑仍是一項挑戰(zhàn)。大多數(shù)貴金屬納米粒子和過渡金屬二鹵化物(tmdc)量子點，如：金納米簇、cdse量子點，都具有良好的催化能力、豐富的活性邊緣位點和有利的電子結(jié)構(gòu)等特性，具有成為三聯(lián)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光體系的理想電催化劑的巨大潛力。然而，它們通常由保護(hù)層維持自身穩(wěn)定，而保護(hù)層通常會淬滅體系中的自由基，降低電化學(xué)發(fā)光效率?；诖耍瑸槿?lián)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光體系設(shè)計一種不會對自由基產(chǎn)生淬滅效應(yīng)的電催化劑，同時具有共反應(yīng)劑特性并保持較高的生物相容性，是切實可行的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種生物相容性金屬硒化物量子點的制備方法，如硒化鎢量子點的制備方法，并且是生物相容性金屬硒化物量子點的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中氧化鎢、氧化鉬量子點或者是生物相容性氧化物量子點、生物相容性氧化鉬量子點合成方法少的問題，并且具有制備過程簡易，制備條件溫和(室溫、大氣條件下)，快速(5min)以及可大量制備的優(yōu)點。

2、本發(fā)明還提供所述生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)共反應(yīng)劑的應(yīng)用，本發(fā)明采用生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)共反應(yīng)劑其具有細(xì)胞毒性低、污染小、電化學(xué)發(fā)光效率高。

3、技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種生物相容性金屬硒化物量子點的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)將vib族金屬鹽溶于水，得到vib族金屬鹽水溶液；

5、(2)將硒粉溶于硼氫化鈉，得到硒前驅(qū)體溶液；

6、(3)將vib族金屬鹽溶液與含氨基和巰基的分子混合攪拌，同時加入硒前驅(qū)體溶液，調(diào)節(jié)ph值進(jìn)行反應(yīng)；

7、(4)將上述體系超高速離心，取上清，即為生物相容性金屬硒化物量子點。

8、其中，步驟(1)所述vib族金屬鹽為鎢酸鈉、鉬酸鈉或鉻酸鈉。

9、其中，步驟(3)所述vib族金屬鹽與硒粉的質(zhì)量比為1：50-100。

10、其中，步驟(3)所述含氨基和巰基的分子為牛血清蛋白(bsa)、半胱氨酸或者巰基乙胺。

11、其中，步驟(3)中采用hcl將溶液的ph調(diào)整到6-7，反應(yīng)時間4-5min。

12、其中，步驟(4)超高速離心應(yīng)為100000g，10min。

13、作為優(yōu)選，所述生物相容硒化物量子點(以wse2@bsa量子點為例)的制備過程，包括如下步驟：

14、(1)將鎢酸鈉溶于水，得到鎢酸鈉的水溶液；

15、(2)將硒粉溶于硼氫化鈉，得到硒前驅(qū)體溶液；

16、(3)將鎢酸鈉溶液與牛血清蛋白混合；

17、(4)將上述溶液充分?jǐn)嚢?，攪拌同時加入硒前驅(qū)體溶液；

18、(5)將鹽酸滴入上述體系，調(diào)節(jié)ph值；

19、(6)將上述體系超高速離心，取上清，即為硒化鎢等量子點分散體系。

20、其中，步驟(1)所述的鎢酸鈉和水，應(yīng)各取0.25mg和1ml，然后混合。作為優(yōu)選，應(yīng)選擇超聲溶解。

21、其中，步驟(2)所述硒粉和硼氫化鈉，應(yīng)各取40mg和1ml，然后混合，常溫下溶解即可。

22、其中，步驟(3)所述鎢酸鈉溶液應(yīng)為步驟(1)制得的鎢酸鈉溶液中取0.32ml，牛血清蛋白濃度應(yīng)為0.5mg/ml，體積為15ml，將二者充分混勻即可。

23、其中，步驟(4)所述硒前驅(qū)體溶液應(yīng)為步驟(2)制得的硒前驅(qū)體溶液中取128μl，邊攪拌邊滴入步驟(3)制得的溶液中。作為優(yōu)選，攪拌時磁子轉(zhuǎn)速為1000rpm。

24、其中，步驟(5)所述鹽酸濃度應(yīng)為1mol/l，調(diào)節(jié)ph應(yīng)調(diào)節(jié)至6～7。

25、其中，步驟(6)所述超高速離心應(yīng)為100000g，10min，取上清用移液槍吸取后放入新的干凈試管即可

26、本發(fā)明所述制備方法所制備的生物相容性金屬硒化物量子點。

27、本發(fā)明所述生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)共反應(yīng)劑的應(yīng)用。

28、其中，所述生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑時，三聯(lián)吡啶釕(ru(bpy)3cl2)或其衍生物作為電化學(xué)發(fā)光試劑。

29、作為優(yōu)選，所述生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑時，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑。

30、其中，所述三聯(lián)吡啶釕或其衍生物溶液中加入生物相容性金屬硒化物量子點，通過電化學(xué)發(fā)光工作站檢測電化學(xué)發(fā)光信號。具體是采用電化學(xué)工作站的三電極體系檢測電化學(xué)發(fā)光信號。

31、作為優(yōu)選，所述三聯(lián)吡啶釕溶液和生物相容性金屬硒化物量子點溶液中包括ph＝7.4的pbs緩沖溶液；即以ph＝7.4的pbs緩沖溶液為母液，形成三聯(lián)吡啶釕溶液和生物相容性金屬硒化物量子點溶液。

32、作為優(yōu)選，所述三聯(lián)吡啶釕(ru(bpy)3cl2)溶液濃度為50μm、生物相容性金屬硒化物量子點溶液濃度為0.1mg/ml和pbs緩沖溶液的ph＝7.4。

33、本發(fā)明所述電化學(xué)發(fā)光體系，包括生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑，所述生物相容性金屬硒化物量子點為所制備的生物相容性金屬硒化物量子點。

34、本發(fā)明所述電化學(xué)發(fā)光傳感器，包括生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑，以及三電極體系，所述生物相容性金屬硒化物量子點為所制備的生物相容性金屬硒化物量子點。

35、進(jìn)一步地，所述的電化學(xué)發(fā)光體系，包括生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑；所述的電化學(xué)發(fā)光傳感器，包括生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑，以及三電極體系。

36、作為優(yōu)選，所述電化學(xué)發(fā)光傳感器包括生物相容性金屬硒化物量子點作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的共反應(yīng)劑，三聯(lián)吡啶釕作為電化學(xué)發(fā)光試劑，玻碳電極作為工作電極，銀-氯化銀電極作為參比電極，鉑絲電極作為反電極。

37、作為優(yōu)選，所述的生物相容性金屬硒化物量子點為硒化鎢量子點(wse2@bsa)。

38、目前基于三聯(lián)吡啶釕(ru(bpy)3cl2)的ecl系統(tǒng)探索了幾種共反應(yīng)劑，包括h2c2o4、k2s2o8和三丙胺(tpra)，后者因其高效率而成為最受歡迎的商業(yè)選擇。為了解決目前已探索的共反應(yīng)劑高生物毒性、高揮發(fā)性、高腐蝕性問題，開發(fā)了其他共反應(yīng)劑，如聚合物量子點、碳納米量子點和氮化硼量子點，但其中很少有一種能在ru(bpy)3cl2?ecl效率上與tpra相當(dāng)。

39、從反應(yīng)動力學(xué)的角度來看，整體ecl強(qiáng)度盡管已經(jīng)開展了大量研究來提高共反應(yīng)劑的性能以及發(fā)射體與共反應(yīng)劑之間的氧化還原反應(yīng)，但提高發(fā)光體的電氧化速率卻較少受到關(guān)注。然而，盡管在氧還原反應(yīng)(orr)、氧進(jìn)化反應(yīng)(oer)和燃料電池等應(yīng)用領(lǐng)域探索出了多種電催化劑，但為ru(bpy)3cl2的ecl開發(fā)高效且生物兼容的電催化劑仍是一項挑戰(zhàn)。大多數(shù)貴金屬納米粒子和過渡金屬二鹵化物(tmdc)點，如cdse量子點，都具有良好的催化能力、豐富的活性邊緣位點和有利的電子結(jié)構(gòu)等特性，具有成為ru(bpy)3cl2?ecl理想電催化劑的巨大潛力。遺憾的是，它們通常由保護(hù)層穩(wěn)定，而保護(hù)層通常會淬滅體系產(chǎn)生的自由基。因此，為ru(bpy)3cl2的ecl設(shè)計一種不會對自由基產(chǎn)生淬滅效應(yīng)的電催化劑，同時具有共反應(yīng)劑特性并保持較高的生物可比性，是比較可行的。

40、本發(fā)明選擇金屬硒化物量子點作為電催化劑，含有氨基和巰基的分子(如牛血清蛋白、半胱氨酸、巰基乙胺)作為共反應(yīng)劑和保護(hù)試劑，即該保護(hù)試劑不僅作為催化劑的保護(hù)劑，也作為三聯(lián)吡啶釕發(fā)光體系的共反應(yīng)劑，得到高效的、生物相容性良好的、制備條件溫和的ru(bpy)3cl2?ecl的共反應(yīng)劑。本發(fā)明為三聯(lián)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光體系設(shè)計一種具有良好催化能力的貴金屬納米簇或過渡金屬二鹵化物(tmdc)量子點，并為其選擇合適的保護(hù)試劑，該保護(hù)試劑不會淬滅體系產(chǎn)生的自由基。在此基礎(chǔ)上，兼顧生物相容性(低毒性)以及制備的難易程度、條件。與三丙胺相比，本發(fā)明共反應(yīng)劑的效率與之相當(dāng)，但該共反應(yīng)劑的的生物相容性良好(細(xì)胞毒性低)，水溶性良好，制備條件溫和并且快速；與其他共反應(yīng)劑相比，該共反應(yīng)劑的效率更高，且制備相對容易。

41、本發(fā)明制備了新的氧化還原反應(yīng)的催化劑(如量子點wse2@bsa)應(yīng)用在ru(bpy)3cl2?ecl，提高ru(bpy)3cl2電氧化速率，以彌補(bǔ)共反應(yīng)劑效率限制；本發(fā)明選擇該催化劑特定的保護(hù)試劑，保證保護(hù)試劑不會淬滅體系產(chǎn)生的自由基，降低電化學(xué)發(fā)光效率，且該保護(hù)試劑需要作為ru(bpy)3cl2?ecl的共反應(yīng)劑，即含有氨基和巰基的分子如bsa同時作為量子點的保護(hù)試劑和三聯(lián)吡啶釕發(fā)光體系發(fā)共反應(yīng)劑。

42、本發(fā)明從反應(yīng)動力學(xué)的角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)加快ru(bpy)3cl2的電氧化速率是彌補(bǔ)共反應(yīng)劑效率限制的重要途徑。因此，需要篩選到電催化效率高的試劑來催化ru(bpy)3cl2快速氧化，彌補(bǔ)共反應(yīng)劑效率的限制。本發(fā)明前期探索多種電催化劑用于氧還原反應(yīng)(orr)、氧進(jìn)化反應(yīng)(oer)和燃料電池等應(yīng)用，包括過渡金屬二鹵化物量子點，有良好的催化能力，但其保護(hù)試劑往往會淬滅體系產(chǎn)生的自由基，降低其發(fā)光效率。因此，進(jìn)一步通過篩選設(shè)計特定的保護(hù)試劑，保證不會淬滅體系產(chǎn)生的自由基，此外，該保護(hù)試劑需要兼有ru(bpy)3cl2ecl共反應(yīng)劑的作用。

43、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

44、1、本發(fā)明提供了生物相容性金屬硒化物量子點材料作為電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)共反應(yīng)劑的新應(yīng)用。

45、2、本發(fā)明的電化學(xué)發(fā)光共反應(yīng)劑生物相容性金屬硒化物量子點材料具有細(xì)胞毒性低、污染小、電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度高，可以有效應(yīng)用到電化學(xué)發(fā)光傳感器中，提高電化學(xué)傳感器的檢測效率。

46、3、本發(fā)明的電化學(xué)發(fā)光共反應(yīng)劑生物相容性金屬硒化物量子點材料具有制備過程簡易，制備條件溫和可快速大量制備的優(yōu)點，并且合成方法新穎，且得到的材料水溶性優(yōu)異，生物相容性好。本發(fā)明制備出的生物相容性金屬硒化物量子點是一種新型納米材料比傳統(tǒng)的氧化鎢或鉬量子點性能更優(yōu)。