[發明專利]可視化檢測Fe3+的熒光紙基傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910048430.3
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109655440A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 周奕華;吳麗輝;錢俊;陸菲;鄧亞峰;張天磊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發明提供了可視化檢測Fe³⁺的熒光紙基傳感器及其制備方法。首先制備氮摻雜石墨烯量子點(N?GQDs：Nitrogen Doped Graphene Quantum Dots)熒光探針溶液，然后將N?GQDs熒光探針固定到紙質介質上獲得熒光紙基傳感器。滴加不同濃度的Fe³⁺后，熒光紙基傳感器能產生熒光強弱的變化，從而實現可視化檢測。熒光探針溶液可以通過兩種方法固定，浸泡法和噴墨法。浸泡法是將濾紙浸泡在N?GQDs探針溶液中孵育來獲得固態熒光探針；噴墨法是以N?GQDs探針溶液為墨水，在證券紙上噴墨打印出熒光探針。兩種熒光紙基傳感器檢測方便，響應速度快，在紫外光下即可實現肉眼檢測Fe³⁺，適用于現場實時可視化檢測，為水相中Fe³⁺的檢測提供了有效途徑。

技術領域

本發明涉及用于檢測Fe³⁺的N-GQDs熒光探針溶液及其可視化熒光紙基傳感器的制備方法和應用，特別是通過浸泡法和噴墨打印機法來固定N-GQDs熒光探針溶液，獲得的兩種檢測Fe³⁺的熒光紙基傳感器，其快速、靈敏、選擇好，有望于應用在環境或人體中Fe³⁺的檢測。

背景技術

鐵是生命體所必需的一種微量元素，Fe³⁺在生物體內參與多種酶的構成，并在生物細胞內參與許多生化反應，可以說Fe³⁺在生物信號傳導和物質運輸等過程不可或缺。Fe³⁺的缺乏和過量會對生物體健康產生很大的影響。如果體內Fe³⁺不足則血紅蛋白和肌紅蛋白的合成會受影響，氧的運輸受阻，乏力、免疫力降低及引起缺鐵性貧血；如果體內Fe³⁺過量則會破壞血液中Fe³⁺平衡，并引起氧化性危害，破壞蛋白質、核酸和脂類，還可能引起嚴重疾病，包括癌癥，肝炎以及胰腺，肝臟和心臟的功能障礙。除此之外，Fe³⁺也是環境水中重金屬污染源之一。因此準確、快速地檢測Fe³⁺在生物體內和環境中的濃度有著重要的意義。

目前檢測Fe³⁺的技術中有很多都是熒光檢測技術。楊文革等人(中國專利申請號：201610554440.0)制備了一種羅丹明酰肼衍生物作為熒光探針化合物用于檢測水溶液中的三價Fe3+。施國躍等人(中國專利申請號：201610030712.7)設計合成了一種基于寡核苷酸鏈敏化的稀土銪離子構建的熒光探針用于檢測Fe³⁺。但這些熒光檢測存在制備過程復雜，成本較高或者制備過程中使用濃酸濃堿，不夠環保的問題。黃珊等人(中國專利申請號：201410530779.8)、封偉等人(中國專利申請號：201510574790.9)分別報道過合成熒光N-GQDs和碳點來實現對Fe³⁺的快速靈敏檢測。但由于溶液態的檢測體系不易攜帶，不宜長期保存，每次檢測時需要現配檢測體系，使用不方便。魏國華等人(中國專利申請號：201010608547.1)提供了一類水溶性熒光探針對Fe³⁺快速檢測，并可以采用涂覆方式制備檢測紙基傳感器和檢測試劑盒。但涂覆方式的均勻性差，檢測探針容易被水或有機溶劑沖掉或溶解掉，從而影響檢測的準確性。

與傳統的半導體量子點相比，GQDs具有低毒、生物相容性好且熒光穩定等優點，是一種新型的熒光探針。未經摻雜或鈍化處理的GQDs其熒光量子產率通常都不高，因此，研究者們正在積極探尋高量子產率的GQDs合成方法，其中氮摻雜的GQDs較常見，量子產率也有很大的提高。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的不足，本發明旨在提供一種環保、快速檢測Fe³⁺的基于N-GQDs的熒光紙基傳感器的制備方法以及應用。

可視化檢測Fe³⁺的熒光紙基傳感器，包括紙質載體和沉積在紙質載體上的固態N-GQDs熒光探針。