[發(fā)明專利]一種具有銅離子和半胱氨酸雙識(shí)別功能的碳量子點(diǎn)傳感器及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410610062.4
• 申請(qǐng)日: 2014-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN104357048A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建;李亞;鐘維邦;呂錕;王宏;廖博;易平貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/65
• 分類號(hào): C09K11/65;C01B31/02;G01N21/64
• 代理公司: 張家界市慧誠商標(biāo)專利事務(wù)所 43209
• 代理人: 高紅旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料制備及生物和環(huán)境中離子檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及具有銅離子和半胱氨酸雙識(shí)別功能的碳量子點(diǎn)傳感器及其制備方法，以及該碳量子點(diǎn)傳感器在水中檢測(cè)銅離子和生物體中檢測(cè)半胱氨酸的應(yīng)用。

背景技術(shù)

銅是人體必需的微量元素，廣泛分布于生物組織中。生物系統(tǒng)中許多涉及氧的電子傳遞和氧化還原反應(yīng)都是由含銅酶催化的，這些酶對(duì)生命過程都是至關(guān)重要的；體內(nèi)銅的含量對(duì)于免疫功能、脂質(zhì)和糖代謝，以及激素分泌等都有一定的影響；當(dāng)體內(nèi)銅含量過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致上腹疼痛、惡心、嘔吐，甚至休克、昏迷或死亡。對(duì)各種環(huán)境下銅離子的直接快速檢測(cè)一直以來都是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。在另外一方面，半胱氨酸是人體的必須氨基酸之一，是一種具有生理功能的氨基酸，是組成蛋白質(zhì)的20多種氨基酸中惟一具有還原性基團(tuán)巰基(-SH)的氨基酸，目前已在醫(yī)藥、食品添加劑和化妝品中廣泛應(yīng)用。因此，選擇性檢測(cè)各類分析物中半胱氨酸的含量對(duì)于醫(yī)藥檢測(cè)、化學(xué)過程控制以及食品質(zhì)量安全監(jiān)控等都有著極其重要的作用。

熒光傳感器的研究已成為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)熱點(diǎn)和前沿研究領(lǐng)域，其在材料科學(xué)、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域有許多重要應(yīng)用，用熒光傳感器來檢測(cè)銅離子和半胱氨酸的方法目前在國際上得到了廣泛應(yīng)用，如用來跟蹤銅和氨基酸在生命活動(dòng)過程中的作用。熒光傳感器分析方法具有選擇性好、靈敏度高、取樣少、簡(jiǎn)便快速且對(duì)樣品不具破壞性等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的原子吸收光譜、離子選擇性電極分析等方法相比較，其在分子識(shí)別與傳感器中優(yōu)勢(shì)突出，在化學(xué)研究領(lǐng)域具有相當(dāng)大的應(yīng)用前景。

與其它化學(xué)傳感器相似，熒光傳感器通常包含兩個(gè)基元，一是識(shí)別基團(tuán)，另一個(gè)是熒光團(tuán)，當(dāng)分析對(duì)象被識(shí)別時(shí)，熒光團(tuán)內(nèi)在的光物理特性被影響，使得熒光信號(hào)的輸出形式發(fā)生改變，如熒光壽命的改變，熒光量子產(chǎn)率的漲落，新熒光峰的出現(xiàn)等。熒光團(tuán)起著信息轉(zhuǎn)化的作用，將識(shí)別信息轉(zhuǎn)化為光學(xué)信號(hào)，涉及的機(jī)理有光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移，激基締合物，熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）等。利用FRET原理設(shè)計(jì)合成的熒光傳感器具有以下兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。一方面，通過結(jié)合各種傳統(tǒng)熒光團(tuán)（給體）與離子識(shí)別基團(tuán)（受體）來實(shí)現(xiàn)對(duì)多種離子的識(shí)別檢測(cè)；另一方面，在檢測(cè)過程中熒光傳感器不會(huì)損害被檢測(cè)物或生物組織，原因在于FRET過程并不直接產(chǎn)生具有氧化還原活性的離子。然而，基于FRET原理設(shè)計(jì)合成的熒光傳感器大多涉及比較復(fù)雜的合成路線，且大多數(shù)傳統(tǒng)的熒光傳感器在水中的溶解性較差，無法適用于純水體系，從而限制了此類傳感器在生物離子檢測(cè)和實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用，不利于放大合成與批量生產(chǎn)應(yīng)用。因此，很有必要發(fā)展一種制備簡(jiǎn)單、靈敏度高的并且能在純水中直接檢測(cè)銅離子和半胱氨酸的新型熒光傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有銅離子和半胱氨酸雙識(shí)別功能的碳量子點(diǎn)傳感器的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，所制備的碳量子點(diǎn)傳感器能夠在水中實(shí)現(xiàn)對(duì)銅離子和半胱氨酸的高靈敏度、高選擇性雙識(shí)別功能，且使用方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種具有銅離子和半胱氨酸雙識(shí)別功能的碳量子點(diǎn)傳感器的制備方法，包括以下步驟：

（1）將水、檸檬酸和乙二胺按質(zhì)量比為1:0.10~0.15:0.03~0.06混合均勻，取混合溶液放入微波反應(yīng)器中加熱反應(yīng)5~10分鐘后，用水將反應(yīng)后的粗產(chǎn)物溶解，再用乙醇沉淀，真空干燥，以合成表面含羧基的碳量子點(diǎn)；

（2）取步驟（1）制得的表面含羧基的碳量子點(diǎn)配制成15~25mg/ml的水溶液，用NHS和EDC活化30min（pH-5~7），質(zhì)量比為碳量子點(diǎn)：NHS：EDC=1:0.40~0.72:0.80~1.12，然后加入與碳量子點(diǎn)質(zhì)量比為1：1.10~2.50的2-溴乙胺于上述溶液，室溫下攪拌反應(yīng)，經(jīng)透析除去未反應(yīng)的2-溴乙胺后，得到用2-溴乙胺功能化的碳量子點(diǎn)溶液。

???（3）稱取與碳量子點(diǎn)質(zhì)量比為1：3.50~5.50表面功能化試劑1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷加入到步驟（2）制得的2-溴乙胺功能化的碳量子點(diǎn)溶液，室溫條件下攪拌反應(yīng)，透析后制得所需的碳量子點(diǎn)傳感器。

一種根據(jù)所述的具有銅離子和半胱氨酸雙識(shí)別功能的碳量子點(diǎn)傳感器制備方法制備的碳量子點(diǎn)傳感器。

根據(jù)所述的制備方法制備的碳量子點(diǎn)傳感器在水中銅離子和半胱氨酸檢測(cè)中的應(yīng)用。?