碳量子点—金纳米复合物的制备及其在肾上腺素检测中的研究

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肾上腺素(AD)是一类由肾上腺髓质分泌的生理学神经递质。一方面,它具有收缩心脏血管、增强心脑活动、促进代谢和升高体温的功能;另一方面可以促进分解代谢,加强肝糖原的分解,迅速升高血糖,增强身体以应对突发情况。通过检测人肾上腺素及其代谢物的浓度,可以为药物分析和临床试验提供参考,因此,研究一种快速、简便、灵敏的肾上腺素检测方法具有重要意义。碳量子点(CQDs)具有稳定的光致发光、体积小,毒性低、良好的生物相容性和荧光性能独特等特点,在纳米生物技术,生物标记,光催化,传感,生物医学和药物输送领域备受关注。金纳米簇(Au NPs)通常由几到几十个原子组成,其性能受其亚纳米尺寸的控制。作为荧光纳米材料,Au NPs具有的优异特性(包括良好的水溶性、高量子产率、出色的催化性能、生物相容性和出色的稳定性),使其成为生物传感、生物标记和催化领域的新型材料。本论文通过制备硼掺杂碳量子点(B-CQDs)和金纳米颗粒(Au NPs);研究B-CQDs和B-CQDs/Au NPs复合物对肾上腺素的检测机理;研制出一种新型的肾上腺素光纤传感器,主要研究工作如下:(1)以对氨基水杨酸为碳源、硼酸为硼元素反应物、乙二醇二甲基丙烯酸酯为辅助前驱体,采用水热法制备出具有激发非依赖特性的硼掺杂碳量子点(B-CQDs)。对其表面形貌、结构组成和光学性能进行表征,并将其用于肿瘤细胞荧光成像。结果表明,在350 nm激发波长下,B-CQDs后的发射波长为425 nm;410-490 nm激发范围内激发B-CQDs的发射波长稳定在520 nm,该B-CQDs具有独特的激发非依赖性。(2)研究B-CQDs对肾上腺素的最佳检测条件和荧光响应规律。基于荧光猝灭原理,溶液状态下的B-CQDs会对肾上腺素产生特异性响应,能够实现0.5-45μM范围内的检测。随着肾上腺素浓度增大,B-CQDs的荧光强度越低,其标准方程为:I0/I=0.0803[AD]+0.9315;R~2=0.9887。(3)用还原法制备了具有双荧光特性的硼掺杂碳量子点/金纳米复合物(B-CQDs/Au NPs)荧光探针,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等表征手段对B-CQDs/Au NPs复合物进行系列表征。研究B-CQDs/Au NPs复合物制备的最佳制备条件、最佳检测条件和对不同浓度肾上腺素的荧光响应。比率法检测肾上腺素的标准响应曲线为ICQDs/IAu NPs=-0.00718[AD]+2.67419(R~2=0.99254),检测范围为0.3-40μM。(4)采用物理交联法制备了B-CQDs敏感膜,对B-CQDs敏感膜的形貌和组分进行系列表征;采用提拉镀膜技术将敏感膜沉积在光纤端面制备光纤传感探头;搭建光学检测平台,结合光纤传感技术和荧光分析法研制光纤传感器实现对肾上腺素的检测,研究了该光纤传感器对肾上腺素的检测范围、选择性、稳定性和重复性等性能。结果表明,在5-45μM的肾上腺素浓度范围内,荧光强度I0/I与肾上腺素浓度呈线性正相关,其标准方程为:I0/I=0.00372[AD]+1.00523,R~2=0.98875。
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