[發明專利]一種基于石墨烯量子點熒光探針陣列的金屬離子檢測方法

在審

• 申請號: 202010574358.0
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111551532A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 冀海偉;吳銘敏;王琦;劉金霞;周曉波;秦玉嶺;吳麗
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;C09K11/65;C09K11/70;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許潔

本發明公開了一種基于石墨烯量子點熒光探針陣列的金屬離子檢測方法。首先，用水熱法制備石墨烯量子點，并以石墨烯量子點為原料進行石墨烯量子點的摻雜，依次制得氮摻雜的石墨烯量子點、磷摻雜的石墨烯量子點、硫摻雜的石墨烯量子點以及硼摻雜的石墨烯量子點；然后，用石墨烯量子點和摻雜的石墨烯量子點組成熒光探針陣列，記錄各種金屬離子引起的上述石墨烯量子點熒光強度的變化，用線性判別分析法來檢測區分金屬離子。本發明采用的傳感器陣列制備方法簡單，成本低，需要的樣品量小；傳感器陣列能達到100％的金屬離子區分精確度；可以同時檢測區分多種金屬離子；檢測周期短，可控性強；所用儀器簡單，結果判定直觀。

技術領域

本發明屬于納米科學技術領域，具體涉及一種基于石墨烯量子點熒光探針陣列的金屬離子檢測方法。

背景技術

自然界中廣泛的存在著重金屬和過渡金屬，其中一些金屬元素在人類生命過程中起著非常重要的作用，比如說銅元素在腫瘤血管生長因子中就充當著十分重要的調節功能。人體細胞的生長發育、基因轉錄及神經傳遞過程都離不開鋅離子的作用。而有些元素則對生物體會產生很強的毒性，例如鉛元素就會造成神經系統、消化系統以及心臟的病變，汞元素則會對腎功能造成嚴重的損害。因此，對各種各樣的金屬離子的檢測和識別的研究，有利于環境危害金屬離子的檢測以及探究有益金屬元素在生物體中作用的機理。

以往檢測金屬離子的方法通常都是分為直接法和間接法兩種類型。直接法就是直接運用金屬離子本身的化學與物理性質來對其進行檢測，其中包含原子發射/吸收光譜法以及離子選擇性電極法。而間接法則是一種運用指示劑與金屬離子之間的超分子作用或是特異性化學反應的信號改變從而對金屬離子進行檢測，這種方法包含比較傳統的金屬指示劑以及近年來興起的金屬離子熒光分子探針。

基于陣列的傳感方法主要是通過對分析物的整體特征進行區分從而實現檢測的目的，可以替代傳統的依賴于特異識別作用的“鎖-鑰匙”檢測方法用于生物分析領域。傳感器陣列中一系列的識別單元與每一個待分析物之間的相互作用會產生針對該分析物的特征信號指紋圖案，從而實現對待分析物的識別和分類。這種特殊的檢測方法類似于哺乳動物的嗅覺，因此也稱為“化學鼻子或舌頭”檢測方法。它是分析不同樣品，復雜樣品混合物，甚至是生物基質中待分析樣品之間細微差異的有效方法。

發明內容

發明目的：本發明提供一種基于石墨烯量子點熒光探針陣列的金屬離子檢測方法，采用的傳感器陣列制備方法簡單，成本低，需要的樣品量小；傳感器陣列能達到100％的金屬離子區分精確度；可以同時檢測區分多種金屬離子；檢測周期短，可控性強；所用儀器簡單，結果判定直觀。

技術方案：本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于石墨烯量子點熒光探針陣列的金屬離子檢測方法，首先，用水熱法制備石墨烯量子點，并以石墨烯量子點為原料進行石墨烯量子點的摻雜，依次制得氮摻雜的石墨烯量子點、磷摻雜的石墨烯量子點、硫摻雜的石墨烯量子點以及硼摻雜的石墨烯量子點；然后，用石墨烯量子點和摻雜的石墨烯量子點組成熒光探針陣列，記錄各種金屬離子引起的上述石墨烯量子點熒光強度的變化，用線性判別分析法來檢測區分金屬離子。

進一步的，所述的石墨烯量子點的制備如下：將30-50mg氧化石墨烯粉末加入到30-50mL二次水中，放入超聲波清洗儀中超聲分散，再加入1-2mL過氧化氫，超聲分散均勻；將混合液轉移至反應釜中，密封后在180℃條件下反應60-90min；將反應液通過0.22μm的水系濾膜進行抽濾，收集濾液得到石墨烯量子點的水分散液，冷凍干燥。