信号反向变化的量子点比率荧光探针的设计及可视化应用

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可视化检测是一种利用肉眼识别检测结果颜色的变化来直接读取目标分析物相关信息的方法,具有简单、快速、成本低等优点,在环境监测、食品安全、医疗诊断等领域受到广泛关注。可视化检测中最常用的是比色法和荧光法。其中,荧光法中的比率荧光技术因其灵敏度高,荧光颜色变化明显等优点而备受关注。比率荧光探针通常含有两个发射带,以二者的荧光强度比来定量检测分析物,具有自校准功能。传统方法构建的比率荧光探针,主要以水相量子点、碳点、有机染料等作为荧光团,通过混合、偶联以及包埋等方式组合在一起。由于组装过程的繁琐以及实验条件的苛刻,荧光团很容易受到环境的影响发生荧光猝灭,探针稳定性差,影响结果的准确性。比率荧光探针的信号输出模式可以分为两大类,一类是固定参比单信号响应,另一类是双信号反向变化。目前报道的比率荧光探针以单信号变化为主,灵敏度较低。为了构建稳定的双信号反向变化的比率荧光探针,本论文进行了以下的研究工作:(1)开发了亲和配体驱动组装新策略,将疏水性的绿色(Cd Zn Se/Cd S/Zn S,G-QDs)和红色(Cd Se/Cd S/Zn S,R-QDs)量子点与巯基化修饰的树状介孔二氧化硅球载体(d Si O2)在有机相中直接亲和组装,成功制备了双发射分层二氧化硅纳米复合材料。首先,通过巯基-金属配位作用将绿色量子点负载于树状介孔二氧化硅球的内孔道上(d Si O2@G-QDs,SQ),经过硅烷化修饰完成疏水组装体的相转移,接着通过St?ber法在其外部包覆二氧化硅层(d Si O2@G-QDs@Si O2,SQS)。进一步在该复合纳米球表面修饰巯基,并组装红色量子点(d Si O2@G-QDs@Si O2@R-QDs,SQSQ),经转相及可控包覆二氧化硅保护层后得到双发射量子点纳米复合物(d Si O2@G-QDs@Si O2@R-QDs@Si O2,SQSQS)。我们可以通过改变绿色和红色量子点的浓度来精确调控纳米复合物的荧光强度比和颜色。所构建的纳米复合物探针表现出完好的原始量子点的荧光特征和良好的光学/胶体稳定性。(2)研究发现,金纳米粒子(Au NPs)分散和聚集状态的吸收光谱分别与量子点纳米复合物的绿色和红色发射光谱部分重叠,对双色量子点有不同程度的猝灭作用。基于此,将制备的双发射量子点纳米复合材料(SQSQS)与金纳米粒子结合,设计了一种基于内滤效应的比率荧光探针,借助手机app图像分析软件,发展了一种基于颜色色调变化的高灵敏可视化检测三聚氰胺的新方法。对实际样品牛奶和奶粉中的三聚氰胺进行了光谱和视觉检测,光谱检测限低至7 n M,视觉检测限为18 n M。此外,基于三聚氰胺引起的双色量子点的反向信号变化,构建了一种三聚氰胺检测的逻辑门策略。
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