一種硼酸化量子點比率熒光探針及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種硼酸化量子點比率熒光探針及其制備方法和應用，屬于熒光探針及其制備領域。
【背景技術】
[0002]糖尿病是一種常見的慢性代謝疾病，與心血管病、癌癥并稱為人類健康的三大殺手，嚴重威脅著人類的健康。據國際糖尿病聯合會(IDF)的最新統計，全球約有3.66億人患有糖尿病，每年會有460萬人死于糖尿病，預計到2030年，全球糖尿病人數將達到5.5億。我國是糖尿病患病率增長速度最快的國家之一，糖尿病患病率高達10%。由于糖尿病人自身缺乏對血糖的調節能力，體內的葡萄糖水平易處于正常范圍之外。易導致感染、心腦血管病變、腎衰竭、失明等并發癥的產生。針對糖尿病的治療，目前還沒有有效的手段，只能通過改善血糖水平，降低或延緩并發癥的發病率。因此，對血糖水平的監控至關重要。目前葡萄糖檢測的方法主要有電化學方法和熒光分析法。與電化學方法相比，熒光分析法由于簡便、穩定性好、低消耗、高靈敏度和測試時間短等特點受到了人們的廣泛關注。因此，針對血糖水平的測量，建立簡單、快速、靈敏的熒光檢測方法是做好血糖含量測定的當務之急ο
[0003]近年來，基于量子點熒光探針的熒光分析法受到了科研工作者的廣泛歡迎，建立的熒光分析方法已廣泛用于測定無機物、有機物及生物大分子。熒光分析法具有靈敏度高、選擇性好、儀器結構相對簡單、價格便宜等特點。量子點具有制備方法簡單、光學可調、表面易于修飾和表征簡單等優點，已經在分析領域得到了廣泛的應用。將量子點作為熒光探針用于傳感分析的研究正在逐年增加，同時隨著高性能量子點的制備以及表面修飾技術的逐步完善與成熟，使量子點熒光分析的檢測能力有了很大的提高。
[0004]比率焚光檢測(Rat1 Fluorescence Detect1n)是一種利用兩個焚光發射強度的比值隨著目標分析物的變化而變化的檢測方法，當微量目標物作用后視覺變化非常明顯，易于分辨。其最為突出的一個優點就是通過強度比值的變化提高動態響應的范圍，通過建立內標，極大地削弱其他因素的干擾，實現對目標分析物的定量檢測。相對單一熒光強度變化的檢測方法而言，比率熒光檢測方法更加靈敏，其可視化檢測更加可靠、容易分辨。
[0005]經對現有技術的文獻檢索發現，張忠平研究員課題組2011年發表在JACS上的學術論文〈〈Instant Visual Detect1n of Trinitrotoluene Particulates on Var1usSurfaces by Rat1metrie Fluorescence of Dual-Emiss1n Quantum Dots Hybrid〉〉，該文成功利用量子點的光學性質，分別選取紅色熒光和綠色熒光的量子點構建雙發射比率熒光探針，用于可視化檢測三硝基甲苯，并取得了良好的檢測效果。因此量子點比率熒光探針的制備方法及應用成為當前化學工作者研究的熱點。利用量子點比率熒光探針進行熒光定量及可視化分析檢測葡萄糖含量的研究成為必要。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種用于可視化檢測葡萄糖的硼酸化量子點比率熒光探針及其制備方法，克服現有技術中檢測葡萄糖過程中溶劑消耗量大，費時，繁瑣的樣品預處理和靈敏度低等缺點。
[0007]首先采用常規技術(參考文獻:X.Wei, Z.P.Zhou, T.F.Hao, Y.Q.Xu, H.J.Li , K.Lu, J.D.Dai , X.D.Zheng, L.Gao, J.X.Wang , Y.S.Yan, Y.Z.Zhu,Microchim Acta 182 (2015) 1527-1534)得到了所需要的綠色熒光量子點和紅色熒光量子點；然后將紅色熒光量子點利用反相微乳法包覆硅球，在聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)的作用下，將綠色熒光量子點吸附到硅球表面，最后在Tr i s-HC1緩沖溶液中，加入EDC/NHS以及3-氨基苯硼酸(APBA)，室溫避光條件下反應，最終得到硼酸化量子點比率熒光探針，并用于熒光定量與可視化分析測定葡萄糖含量。制備的硼酸化量子點比率熒光探針具有很好的光學性能和穩定性，且具可視化檢測葡萄糖的能力。
[0008]本發明采用的技術方案是:
一種硼酸化量子點比率熒光探針的制備方法，按照以下步驟進行:
(1)將硼氫化鈉(NaBH4)和碲粉加入到離心管中，然后再加入二次蒸餾水使固體完全溶解;將離心管放置于超聲清洗機中超聲反應，并保持管口出氣，最終的白色液體即為所需的前驅體NaHTe溶液。
[0009](2)在通氮除氧的條件下，將步驟(1)得到的前驅體NaHTe溶液注入到通氮除氧的有巰基乙酸(TGA)存在的水合氯化鎘(CdCl2.2.5H20)水溶液中，混合溶液在氮氣保護條件下回流反應，根據回流時間的不同，得到所需要的綠色熒光量子點(6 h)溶液和紅色熒光量子點溶液(72 h)0
[00?0] 其中NaHTe的摩爾量根據步驟(1)中碲粉的摩爾量得出。
[0011](3)將步驟(2)得到的紅色熒光量子點原溶液液加入到環己烷、正己醇和曲拉通X-100的混合溶液中，攪拌均勻，加入聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)室溫攪拌。然后將正硅酸乙酯(TE0S)和氨水加入到上述體系，反應。反應結束后，用水和乙醇洗滌若干次，以除去未反應完的物質，最終產物在真空烘箱內烘干，得到包埋紅色熒光量子點的氧化硅納米粒子，備用。
[0012](4)將步驟(3)得到的包埋紅色熒光量子點的氧化硅納米粒子加入到水中，然后加入TODA，攪拌一段時間后，加入步驟(2)得到的綠色熒光量子點溶液，再次攪拌一段時間后，離心洗滌若干次得到量子點比率熒光探針，將其分散到Tris-HCl緩沖溶液中，并加入EDC/NHS溶液(4 mg/L，質量比1:1)和APBA，室溫避光條件下反應，反應結束后得到硼酸化量子點比率熒光探針，備用。
[0013]其中，步驟(1)中所述的硼氫化鈉和碲粉的摩爾比為2-4:1。
[0014]其中，步驟(2)中所述的有巰基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH為10.5-11.5;其中，CdCl2.2.5H20、TGA和NaHTe的摩爾比為1:2.0-2.5:0.4-0.6，其中NaHTe的摩爾量根據步驟(1)中碲粉的摩爾量得出;所述回流反應溫度為100 °C_110°C。
[0015]其中，步驟(3)中所述的環己烷、曲拉通X-100和正己醇的體積比為15:3-4:3-4;所述加入的紅色熒光量子點溶液與PDDA溶液(0.075% v/v)及環己烷體積比為0.4-0.8:0.1-0.2:15；所述TE0S、氨水和環己烷的體積比為0.1-0.2:0.1-0.2:15；所述反應時間為16-24小時。
[0016]其中，步驟(4)中所述包埋紅色熒光量子點的氧化硅納米粒子、PDDA溶液(1%，v/v)、水的質量與體積比為5-10 mg:16-20 mL:8-12 mL;所述包埋紅色熒光量子點的氧化硅納米粒子與綠色熒光量子點溶液質量與體積比為5-10 mg: 1-2 mL;Tris-HCl緩沖溶液和EDC/NHS溶液體積比為10 mL: 10-16 mL;包埋紅色熒光量子點的氧化硅納米粒子與APBA的質量比為5-10 mg:20 mg;所述攪拌時間為1-2小時，避光反應時間為6-8小時。
[0017]本發明的硼酸化量子點比率熒光探針主要用于水溶液中葡萄糖的測定:
將制備的硼酸化量子點比率熒光探針(2 mg/mL)和待測目標物糖類(20 mmol/L)分別配制成一定濃度的儲備液。取120-200微升的探針溶液加入到測試管中，并向管內加入葡萄糖儲備液，配制成葡萄糖濃度為0-2.0 mM的標準樣品8-12個，測定熒光光譜，隨著葡萄糖濃度的增加，熒光光譜上530 nm處熒光峰強度逐漸降低，660 nm處熒光幾乎保持不變，以兩處熒光峰強度變化作為縱坐標，葡萄糖濃度為橫坐標做工作曲線，得到對應方程:log(F530/Fbbo)o/(F530/F660)=0.44429()+0.01624 (R2=0.9941)
本發明的有益效