專利名稱：量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針及其制備方法
技術領域：
本發明涉及分析檢測領域，具體涉及一種關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法。
背景技術：
含有重金屬離子的廢棄物嚴重污染了生物賴以生存的環境，對人類健康造成了巨大的威脅，尤其是鎘離子(Cd2+)在很多工業過程中被大量使用，導致在土壤、水域、食品等領域高濃度含鎘廢棄物的出現，這一污染問題已經引起了人們的廣泛關注。另外，Cd2+也可被積存在腎、肝、肺等臟器官中，對人們的健康造成了一系列急、慢性的危害。因此，開發一種簡易、快速、廉價、高效的Cd2+評估技術十分必要。近年來，誘導耦合等離子質譜、微粒誘導 X-射線發射、原子吸收光譜、電子超順磁共振、同步加速輻射型X-射線光譜等儀器分析技術已經被普遍用于重金屬離子的探測，但這些技術十分耗時，測試費用高，且需要對樣品進行復雜的前處理。
熒光光譜測定法具有靈敏度高、方法簡單、價格低廉等優點，在測定金屬離子方面展現出重要的應用價值。近二十年來，基于人工合成有機染料的熒光探針已經被設計并用于Cd2+探測，但此類探針體系存在復雜的合成與修飾，量子產率低，水溶性和光穩定性差等問題，限制了它們的實際應用。在熒光探針的設計上，采用量子點(QDs)，也被稱為膠體半導體納米晶，可以解決以上問題，因為QDs具有許多獨特的性能，如熒光質量高，激發光譜寬， 發射光譜尺寸可調，量子產率高以及光化學穩定性好等，使QDs熒光探針產生出顯著的靶向信號用于各種物質的定性和定量分析。
在先前報道中，QDs熒光探針普遍采用一種熒光淬滅模型，即除被分析物外，其它因素也可引起最終的熒光淬滅，從而限制了被分析物探測的靈敏性和選擇性。相比之下，熒光開啟模型是更可取的，其中的熒光“關/開”轉換可以有效地減少假陽性電荷，可更容易經受住多重復合條件，如多個探測器同時用于相應的被分析物，且表現特異性的熒光反應。 然而，獲得真實樣品精確熒光強度是相當困難的，因為試劑濃度下熒光存在波動和自身背景熒光的干擾。為了克服這一缺陷，有必要引入第二個發色團以形成雙發射的熒光體系，其中的比率熒光信號不受探針濃度大小的影響。
相比單強度基熒光探針，雙強度基(比率熒光)探針具有明顯的優越性，它可消除溶劑及背景熒光的干擾；相比傳統有機染料，QDs發光性能更優越；相比基于熒光淬滅模型的探針，基于熒光“關/開”模型的探針可信度更高。截至目前，有關Cd2+熒光探針的制備方法已有中國專利報道(公開號CN101817838A ；CN101555296和CN101004422)，但現有的 Cd2+熒光探針均采用有機染料作為唯一發色團，探測依據為單一熒光強度反應，嚴重制約了它們在真實樣品中的分析能力。因此，獲得一種高效的Cd2+探針體系，已經成為一項重要的研究課題。采用QDs，比率熒光法，熒光“關/開”模型等策略，有助于解決探測中靈敏度低， 選擇性差等問題，這也是亟待解決的關鍵技術問題。
迄今為止，尚未見基于量子點-有機染料復合物的Cd2+突光探針,基于量子點的雙發射比率熒光Cd2+探針，基于量子點的熒光“關/開”模型Cd2+探針的相關報道。發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種操作簡單、成本較低、產物可用于真實樣品中鎘離子高靈敏性和選擇性探測的量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針及其制備方法。
為了解決上述問題，本發明提供了一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率突光探針，其特征在于，由量子點QDs與有機染料復合物組成,所述有機染料復合物是指CdTe-FITC復合物，鎘離子誘導CdTe-FITC復合物關/開型熒光反應。
一種量子點_有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)在N2氣氛，磁力攪拌及堿性水溶液中，氯化鎘、碲氫化納、巰基乙酸三者反應回流 Γ5小時，制備出巰基乙酸穩定的碲化鎘量子點CdTe QDs ；(2)將步驟(I)獲得的CdTeQDs分散在磷酸緩沖液中，調節pH為6 7，在室溫與緩慢攪拌下，逐滴加入異硫氰酸熒光素FITC水溶液，形成CdTe-FITC復合物；(3)以硫化鈉作為淬滅劑，逐滴添加S2_于步驟(2)復合物中，以淬滅復合物中CdTe最大熒光發射峰，即為“關”狀態，而不影響FITC最大熒光發射峰；(4)以氯化鎘作為增強劑，逐滴添加Cd2+于步驟(3)復合物中，以增強復合物中CdTe最大熒光發射峰，即為“開”狀態，而不影響FITC最大熒光發射峰；(5)擬合添加的Cd2+濃度與步驟(4)復合物中最大熒光發射峰強度比JFITy/cdTe之間呈線性關系，構建出基于該復合物的關/開型Cd2+比率熒光探針。
作為一個優選方案，步驟(I)所述CdTe QDs的最大熒光發射峰波長為55(T600nm。
作為又一優選方案，步驟(I)所述CdTe QDs的最大突光發射峰波長為595nm。
作為又一優選方案，步驟(2)所述FITC的最大熒光發射峰波長為520nm，CdTe QDs 與FITC的濃度比為I: I 1:5。
作為又一優選方案，步驟(3)所述S2-濃度區間為(Γ40 μ M0
作為又一個優選方案，步驟(4)所述Cd2+濃度區間為(Γ30 μ M0
按上述方案，所述的線性關系應用于湖水、河水、牛血清白蛋白(BSA)等真實樣品中Cd2+的比率熒光探測。
本發明的優點在于1.選用CdTe QDs作為主要的熒光源，引入FITC作為輔助(或參比)發色團，以氫鍵結合的方式形成CdTe-FITC復合物的雙發射(比率熒光)探針，克服了傳統單熒光探針的熒光信號難以準確獲得的難題。2. QDs發光性能優異，避免了有機染料熒光較弱，易光漂白，激發波長受限等問題。3.本發明采用了熒光“關/開”模型，可有效地減少除被分析物之外的因素對熒光增強反應的干擾，熒光增強反應具有特異性，從而提高了被分析物探測的靈敏性與選擇性。4.本發明制備方法簡單，成本低，制備產物可對生物樣品和復雜體系中的Cd2+進行準確、靈敏、簡便、快速的探測，對于發展其它類型的高質量熒光探針具有重要的參考價值，為生物檢測、化學分析等領域的研究提供了新的發展方向。
圖I為CdTe-FITC復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備過程示意圖。圖2為TGA穩定的CdTe QDs熒光發射光譜，其中S2—濃度區間為(Γ20 μ M，QDs的濃度和激發波長分別為20 ηΜ和470 nm。圖3為S2_修飾CdTe-FITC復合物熒光發射光譜，其中Cd2+濃度區間為O. f 15 μ M，QDs與FITC濃度，激發波長分別為10 ηΜ、20 ηΜ和470 nm。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。下述實施例中所使用的實驗方法如無 特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。實施例I
CdTe-FITC復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備過程如圖I所示，詳細的制備步驟如下首先采用磷酸緩沖液(PBS，pH = 6. 5)配置40 ηΜ的CdTe QDs (最大熒光發射峰波長』為595nm)溶液，稱取一定量FITC (』=520nm)溶于超純水中，濃度調節為80 ηΜ。然后在室溫和緩慢磁力攪拌下，將FITC逐滴加入QDs溶液中，以形成FITC-QDs復合物，其中的QDs與FITC濃度分別調節為30 ηΜ與60 ηΜ。接下來將一標準濃度的S2—溶液，逐滴加入復合物體系中，獲得一系列含不同S2I農度的復合物樣品，其中的QDs與FITC濃度分別調節為20 ηΜ與40 nM，S2_濃度依次為0、1、2、3、5、7、10、15和20 μ M0采用熒光光譜法測定每個樣品的發射光譜，激發波長均為470 nm，取6次測量的平均值為最終結果，參見圖2。最后選擇含15 μ M S2-的復合物樣品用于后續試驗，即將一標準濃度的Cd2+溶液逐滴加入此樣品中，形成一系列新的復合物樣品。其中的QDs與FITC濃度分別為10 ηΜ與20 nM，Cd2+濃度分別調節為O. 1、1、2、4、6、8、10、12和15 μ M0所有待測樣品須在暗室孵化10分鐘，以使熒光反應達到穩定，再采用熒光光譜法測定每個樣品的熒光發射光譜，激發波長均為470nm，取6次測量的平均值為最終結果，參見圖3。實施例2
首先采用磷酸緩沖液(PBS，pH = 6. 5)配置50 ηΜ的CdTe QDs (』=595nm)溶液，稱取一定量FITC (』=520nm)溶于超純水中，濃度調節為100 ηΜ。然后在室溫和緩慢磁力攪拌下，將FITC逐滴加入QDs溶液中，以形成FITC-QDs復合物，其中的QDs與FITC濃度分別調節為40 ηΜ與80 ηΜ。接下來將一標準濃度的S2_溶液，逐滴加入復合物體系中，獲得一系列含不同S2_濃度的復合物樣品，其中的QDs與FITC濃度分別調節為30 ηΜ與60 nM, S2_濃度依次為O、I、2、3、5、7、10、15、20和25 μ M。采用熒光光譜法測定每個樣品的發射光譜，激發波長均為470 nm，取6次測量的平均值為最終結果。最后選擇含20 μ M S2_的復合物樣品用于后續試驗，即將一標準濃度的Cd2+溶液逐滴加入此樣品中，形成一系列新的復合物樣品。其中的QDs與FITC濃度分別為20 ηΜ與40 ηΜ，Cd2+濃度分別調節為O. I、1、2、4、6、
8、10、12、15和20 μ M0熒光測試條件與數據處理同實施例I。實施例3
首先采用磷酸緩沖液(PBS，pH = 6)配置100 ηΜ的CdTe QDs (』=550nm)溶液，稱取一定量FITC ( Λ =520nm)溶于超純水中，濃度調節為200 ηΜ。然后在室溫和緩慢磁力攪拌下，將FITC逐滴加入QDs溶液中，以形成FITC-QDs復合物，其中的QDs與FITC濃度分別調節為80 ηΜ與160 ηΜ。接下來將一標準濃度的S2_溶液，逐滴加入復合物體系中，獲得一系列含不同S2_濃度的復合物樣品，其中的QDs與FITC濃度分別調節為60 ηΜ與120 nM, S2_濃度依次為O、I、2、3、5、7、10、15、20、25和30 μ M0采用熒光光譜法測定每個樣品的發射光譜，激發波長均為470 nm，取6次測量的平均值為最終結果。最后選擇含25 μ M S2_的復合物樣品用于后續試驗，即將一標準濃度的Cd2+溶液逐滴加入此樣品中，形成一系列新的復合物樣品。其中的QDs與FITC濃度分別為50 ηΜ與100 ηΜ, Cd2+濃度分別調節為O. 1、1、2、
4、6、8、10、12、15、20和25 μ M0熒光測試條件與數據處理同實施例I。實施例4
首先采用磷酸緩沖液(PBS，pH = 7)配置200 ηΜ的CdTe QDs (』=600nm)溶液，稱取一定量FITC (』=520nm)溶于超純水中，濃度調節為400 ηΜ。然后在室溫和緩慢磁力攪拌下，將FITC逐滴加入QDs溶液中，以形成FITC-QDs復合物，其中的QDs與FITC濃度分別調節為160 ηΜ與320 ηΜ。接下來將一標準濃度的S2_溶液，逐滴加入復合物體系中，獲得一系列含不同S2_濃度的復合物樣品，其中的QDs與FITC濃度分別調節為120 ηΜ與240 ηΜ,S2I農度依次為0、1、2、3、5、7、10、15、20、25、30和35 μ M0采用熒光光譜法測定每個樣品的發射光譜，激發波長均為470 nm，取6次測量的平均值為最終結果。最后選擇含30 μ MS2_的復合物樣品用于后續試驗，即將一標準濃度的Cd2+溶液逐滴加入此樣品中，形成一系列新的復合物樣品。其中的QDs與FITC濃度分別為100 ηΜ與200 ηΜ, Cd2+濃度分別調節為O. 1、1、2、4、6、8、10、12、15、20、25和30 μ M0熒光測試條件與數據處理同實施例I。表I、本發明熒光探針與傳統的原子吸收光譜法在真實樣品中對Cd2+分析能力的比較
權利要求
1.一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針，其特征在于，由量子點QDs與有機染料復合物組成，所述有機染料復合物是指CdTe-FITC復合物，鎘離子誘導CdTe-FITC復合物關/開型熒光反應。
2.權利要求I所述的一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)在N2氣氛，磁力攪拌及堿性水溶液中，氯化鎘、碲氫化納、巰基乙酸三者反應回流Γ5小時，制備出巰基乙酸穩定的碲化鎘量子點CdTe QDs ； (2)將步驟(I)獲得的CdTeQDs分散在磷酸緩沖液中，調節pH為6 7，在室溫與緩慢攪拌下，逐滴加入異硫氰酸熒光素FITC水溶液，形成CdTe-FITC復合物； (3)以硫化鈉作為淬滅劑，逐滴添加S2_于步驟(2)復合物中，以淬滅復合物中CdTe最大熒光發射峰，即為“關”狀態，而不影響FITC最大熒光發射峰； (4)以氯化鎘作為增強劑，逐滴添加Cd2+于步驟(3)復合物中，以增強復合物中CdTe最大熒光發射峰，即為“開”狀態，而不影響FITC最大熒光發射峰； (5)擬合添加的Cd2+濃度與步驟(4)復合物中最大熒光發射峰強度比JFITy/cdTe之間呈線性關系，構建出基于該復合物的關/開型Cd2+比率熒光探針。
3.根據權利要求2所述的一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述CdTe QDs的最大熒光發射峰波長為55(T600nm。
4.根據權利要求2所述的一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述CdTe QDs的最大熒光發射峰波長為595nm。
5.根據權利要求2所述的一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述FITC的最大熒光發射峰波長為520nm，CdTe QDs與FITC的濃度比為I: I 1:5。
6.根據權利要求2所述的一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述S2-濃度區間為(Γ40 μ M0
7.根據權利要求2所述的一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述Cd2+濃度區間為(Γ30 μ M0
全文摘要
本發明公開了一種量子點-有機染料復合物關/開型鎘離子比率熒光探針及其制備方法，選用CdTeQDs作為主要的熒光源，引入FITC作為輔助(或參比)發色團，以氫鍵結合的方式形成CdTe-FITC復合物的雙發射探針，克服了傳統單熒光探針的熒光信號難以準確獲得的難題。采用了熒光“關/開”模型，可有效地減少除被分析物之外的因素對熒光增強反應的干擾，熒光增強反應具有特異性，從而提高了被分析物探測的靈敏性與選擇性。本發明制備方法簡單，成本低，制備產物可對生物樣品和復雜體系中的Cd2+進行準確、靈敏、簡便、快速的探測，對于發展其它類型的高質量熒光探針具有重要的參考價值，為生物檢測、化學分析等領域的研究提供了新的發展方向。
文檔編號G01N21/64GK102936501SQ201210430130
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者安學勤, 桂日軍, 黃文學, 龔俊 申請人:華東理工大學