荧光掺杂碳点的制备、表征及其应用研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:seraph72
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目的:荧光碳点(CDs)作为一种新型的碳纳米材料因具有优良的光学性能、优越的生物相容性、良好的水溶性、较低的细胞毒性等优点被广泛用于荧光探针、光催化剂、生物成像和荧光化学传感器等领域。虽然碳点的优点很多,但是传统的碳点荧光量子产率相对较低,极大限制了其在化学传感、药物载体、生物成像等领域的发展。研究者们利用各种方法来提高碳点的量子产率,发现将N、S、P等杂原子与碳点掺杂可以有效提高碳点的量子产率。因此,制备高量子产率的掺杂碳点并开发其在分析测试中的应用具有现实意义。方法:本文利用微波加热法成功制备了硼氮共掺杂碳点(BNCDs)和氮硫共掺杂碳点(NSCDs)。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对这两种掺杂碳点的形状、粒径大小、官能团及元素组成等进行了表征。利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱考察了掺杂碳点的光学性质。BNCDs的荧光强度随着溶液中Hg2+或姜黄素浓度的增加显著降低,利用此现象分别建立了检测Hg2+和姜黄素的方法。基于Hg2+对NSCDs荧光猝灭及还原型谷胱甘肽(GSH)使NSCDs-Hg2+体系荧光恢复的特性,建立了检测GSH的“开关”型(turnoff/on)荧光探针。结果:分别对BNCDs和NSCDs的形态、元素组成及官能团进行了表征。以BNCDs为荧光探针,对Hg2+和姜黄素进行了定量测定。Hg2+的检出限(LOD)是2.3nM,线性范围是0.04~22.00 μM。此外,姜黄素的检出限和线性范围分别为65 nM、0.2~12.5 μM。该方法被成功用于自来水和湖水样品中Hg2+的测定,加标回收率在99.8~101.8%之间。对尿样和血样中姜黄素的含量进行了测定,回收率是96.5~105.5%。我们还构建了一种基于NSCDs的“开关”型荧光探针,实现了 GSH的微量测定。向NSCDs溶液中引入Hg2+后,NSCDs荧光明显被猝灭,此时NSCDs-Hg2+体系处于荧光“关闭”的状态。向NSCDs-Hg2+体系加入GSH溶液后,NSCDs荧光得到恢复,此时体系处于荧光“打开”的状态,这一过程可用于GSH的测定,检出限为52 nM,线性范围是0.5~34.0μM。结论:基于Hg2+和姜黄素对BNCDs荧光的猝灭,分别建立了实际水样中Hg2+和实际样品中姜黄素的检测方法。初步推断Hg2+对BNCDs的荧光猝灭主要为静态猝灭过程,姜黄素对BNCDs荧光猝灭主要是内滤光效应和动态猝灭。利用Hg2+使NSCDs荧光猝灭和GSH对NSCDs-Hg2+体系荧光恢复的过程,构建了“开关”型荧光探针,用于实际尿样和血样中GSH的检测,获得满意的结果。探讨了 NSCDs荧光猝灭和恢复的机理。Hg2+与NSCDs相互作用的过程主要为动态猝灭。由于GSH对Hg2+的亲和力很强,向NSCDs-Hg2+体系加入GSH后,GSH与Hg2+形成稳定的配合物,从而使NSCDs荧光得到恢复。
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