的有機硅包裹的碳量子點熒光探針及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于檢測領(lǐng)域，涉及一種檢測Cu2+的有機硅包裹的碳量子點熒光探針及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Cu2+是生物體系中各種生化過程所需的一種必要微量元素，然而，過量的Cu 2+會導(dǎo) 致中樞神經(jīng)紊亂并且引發(fā)神經(jīng)變性類的疾病，如阿耳茨海默氏病。國家研究委員會建議日 常銅離子的攝入量分別為：成年人每日在1. 5至3. Omg，兒童每日在1. 5至2. 5mg，嬰兒每 日在 0?4至 0?6mg(Analytical chemistry,2010, 82:3671-8)。另一方面，地面或者地表水 中的 Cu2+正常范圍在0? 005-30ppm(Nanotechnology,2012, 23:305502)。近些年，Cu2+對環(huán) 境造成的影響越來越受到了環(huán)境學(xué)家以及全世界政府的高度重視，例如，Cu 2+被美國環(huán)境保 護(hù)署（EPA)列為優(yōu)先污染物。因此，迫切需要建立一種靈敏度高、快速有效的檢測Cu2+的方 法。
[0003] 目前已經(jīng)被實際應(yīng)用的幾種檢測Cu2+的方法有：比色法、電化學(xué)法、滴定法、熒光 測定法和生物酶測定法等。上述方法中熒光測定法具有操作簡便，對目標(biāo)分析物無需前處 理，同時在對動物、組織以及細(xì)胞等活體樣品檢測過程中具有高的靈敏度和選擇性，這使得 熒光測定法在活體檢測應(yīng)用方面具有巨大潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種檢測Cu2+的有機硅包裹的碳量子點熒光探針及其制備 方法。
[0005] 本發(fā)明提供的熒光探針，為由復(fù)合材料和溶劑組成的分散體系；
[0006] 其中，所述復(fù)合材料由內(nèi)層和包裹所述內(nèi)層的外層組成；
[0007] 所述內(nèi)層為碳量子點；
[0008] 所述外層為由式I所示化合物構(gòu)成的膜：
[0009]
[0010] 所述式 I 中，n 為 100-10000,具體為 500-5000 ;
[0011] 所述溶劑為緩沖溶液。
[0012] 上述焚光探針中，所述外層的厚度為0? 5nm-3nm，具體為1. Onm-2. 5nm，更具體 為 0? 2_lnm、0. 3-1. 4nm、0. 4-1. 6nm、0. 6-1. 8nm、0. 7-2. 0nm、0. 8-2. 3nm、0. 85-2. 4nm 或 0. 9-2. 5nm ；
[0013] 所述碳量子點的粒徑為lnm-5nm，具體為1. lnm-2. 9nm ;
[0014] 所述復(fù)合材料的粒徑為lnm-10nm，具體為2. 2nm_4. 7nm，更具體可為1. 5-3. 95、 1. 6-4. 05、1. 8-4. 25、2. 0-4. 35、2. 1-4. 55、2. 1-4. 6、2. 1-4. 65 或 2. 2-4. 75nm。
[0015] 所述緩沖溶液為PB緩沖溶液；
[0016] 所述緩沖溶液的pH值為7. 0-8. 0,具體為7. 4 ;濃度為lOmmol ? L MOOmmol ? L \ 具體為 50mmol ? L :〇
[0017] 上述熒光探針可按照下述本發(fā)明提供的方法制備而得。
[0018] 本發(fā)明提供的制備上述熒光探針的方法，包括如下步驟：
[0019] 1)將含APTES的緩沖溶液進(jìn)行水解縮合，得到所述外層的水溶液，記為體系I ;
[0020] 2)將體系II與步驟1)所得體系I混合，攪拌，得到所述熒光探針；
[0021] 其中，所述體系II由碳量子點和緩沖溶液組成。
[0022] 上述方法的步驟1)中，含APTES的緩沖溶液中，緩沖溶液為PB緩沖溶液；APTES的 質(zhì)量百分濃度為〇. 32-3. 2%，具體可為0. 32%、0. 35%、2. 5%或3. 2% ;
[0023] 所述水解縮合步驟中，溫度為25-30°C，時間為12h_24h ;
[0024] 所述步驟2)體系II中，碳量子點的濃度為0. lmg . mL i-SOmg . mL \具體為 0?267、0.268、0.269、0. 270、0. 272、0. 274、0. 276、0. 4、0. 414、0. 9、0. 931、44. 5mg . mL S
[0025] 所述攪拌步驟中，轉(zhuǎn)速為50-1200轉(zhuǎn)/分鐘，具體為250轉(zhuǎn)/分鐘；時間為lh-24h， 具體為24h ;
[0026] 所述緩沖溶液為PB緩沖溶液；
[0027] 所述體系I和體系II的體積比為1 :1000-20,具體為3. 3 :996. 7、6. 7 :993. 3、 1. 33 :98. 67、2. 0 :98、2. 67 :97. 33、3. 33 :96. 67。
[0028] 所述步驟2)中，碳量子點可按照各種常規(guī)方法制備而得，如可按照包括如下步驟 的方法制得：
[0029] 將檸檬酸粉末置于加熱套中加熱至粉末融化為無色液體，停止加熱，待所述無色 液體變?yōu)榫萍t色液體后，與去離子水混合，離心，烘干，得到所述碳量子點。
[0030] 上述制備碳量子點的方法中，于加熱套中加熱步驟中，溫度為180_250°C，具體為 230°C ;時間為 5min-25min，具體為 20min ;
[0031] 所述離心步驟中，轉(zhuǎn)速為3000-20000轉(zhuǎn)/分鐘，具體為8000轉(zhuǎn)/分鐘；時間為 5-30分鐘，具體為10分鐘；
[0032] 所述烘干步驟中，溫度為30-250°C，具體為100°C ;時間為lh-24h，具體為10h。
[0033] 另外，上述本發(fā)明提供的熒光探針在檢測Cu2+含量中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍，具體可為采用熒光光譜分析法根據(jù)探針記錄的響應(yīng)強度計算出待測溶液中Cu 2+的 濃度，從而計算得到Cu2+的含量。所述Cu 2+具體可為來源于含有Cu 2+的水溶液。
[0034] 所述檢測步驟中，所用標(biāo)準(zhǔn)曲線的橫坐標(biāo)為log([Cu2+]，縱坐標(biāo)為F1/F0,對應(yīng)的 擬合方程為 F1/R) = 0? 998-0. lll*log([Cu2+]);
[0035] 其中，F(xiàn)0為未加入Cu2+的熒光探針在激發(fā)波長為365nm條件下的熒光強度；
[0036] F1為加入Cu2+后焚光探針在激發(fā)波長為365nm條件下的焚光強度；
[0037] [Cu2+]為Cu2+水溶液中Cu 2+的濃度。
[0038] 所述[Cu2+]的檢測限為 0? 3X 10 6mol ? L S
[0039] 線性范圍為 8. 33X 10 7~8. 33X 10 4mol ? L 工。
[0040] 在實際應(yīng)用中，可將上述本發(fā)明提供的熒光探針滴加到比色皿中，以方便檢測。
[0041] 所述滴加步驟中，滴加量為1. 0-4. OmL，具體為1. 0、1. 5、2. 0、2. 5、3、3. 5或4. OmL。 本發(fā)明將羧基功能化的水溶性熒光碳量子點與APTES復(fù)合制得了 APTES硅殼包裹的碳量子 點功能化熒光復(fù)合材料，通過調(diào)配碳量子點質(zhì)量濃度和APTES在混合體系中的體積比，得 到了一種最優(yōu)化的APTES硅殼包裹的碳量子點功能化熒光復(fù)合材料，即最優(yōu)化熒光探針。 該熒光探針保持了碳量子點和APTES優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，同時對Cu 2+的熒光淬滅信號 得到增強。碳量子點和APTES的協(xié)同作用使得所制得的檢測Cu2+的熒光探針具有靈敏度 高、選擇性強等特點，并可實現(xiàn)可視化檢測和基于丁達(dá)爾效應(yīng)的檢測。該熒光探針被成功地 應(yīng)用于鼠腦腦透析中Cu 2+的測定。
[0042] 單一碳量子點或式I的水溶液對Cu2+檢測并不明顯。而本發(fā)明通過整合碳量子點 與APTES的對銅離子識別的特性，經(jīng)過調(diào)節(jié)碳點的質(zhì)量濃度與APTES的體積比，制備得到銅 離子檢測效果最優(yōu)的熒光探針，同時本發(fā)明制作的熒光探針的設(shè)計方法簡單，得到的熒光 探針具有可靠性高，檢測限低，重現(xiàn)性好，響應(yīng)速度快的優(yōu)點。
[0043] 本發(fā)明具有的優(yōu)勢在于：
[0044] 1)在堿性條件下，檸檬酸熱解得到的碳量子點表面修飾了大量的羧酸跟離子，提 供了大量的親和位點；
[0045] 2) APTES自組裝膜表面修飾有大量的氨基，為銅離子的識別提供了大量位點；
[0046] 3)將碳量子點和APTES液體以一定比例進(jìn)行調(diào)配，可以使得APTES硅殼包裹的碳 量子點復(fù)合材料的水分散體系對Cu 2+的檢測具備更強的抗干擾性和靈敏度。
[0047] 4)該熒光探針制備簡便，抗干擾能力強，檢測靈敏度較高，檢測低限達(dá) 0. 3 ymol ? L\可用于實際樣品中Cu2+測定，穩(wěn)定性好。
【附圖說明】
[0048] 圖1為碳膜基底上不同材料的TEM圖及HRTEM圖、365nm波長紫外線下的照片和粒 徑分布圖，其中，圖a對應(yīng)材料a的TEM圖，其中插圖對應(yīng)材料a的HRTEM圖（左）和365nm 波長紫外線下的照片（右）；圖b對應(yīng)材料b，其中插圖對應(yīng)材料b的HRTEM圖（左）和365nm 波長紫外線下的照片（右）；圖c對應(yīng)材料c，其中插圖為365nm波長紫外線下的照片；圖d 對應(yīng)材料a的粒徑分布圖；圖e對應(yīng)材料c的粒徑分布圖；圖f對應(yīng)材料b的HRTCM圖；
[0049] 圖2是不同的熒光探針對不同離子的熒光強度響應(yīng)對比圖。圖2A曲線為 0. 33%APTES-0. 267mg . mL1⑶s熒光探針的對不同離子的響應(yīng)對比圖；圖2B曲線為 0. 66%APTES-0. 267mg . mL1⑶s熒光探針的對不同離子的響應(yīng)對比圖；圖2C曲線為 1. 33% APTES-0. 267mg . mL 1⑶s熒光探針的對不同