基于纳米材料的荧光传感体系构建及其对L--组氨酸的检测研究

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氨基酸类的生物小分子在人体的生长发育和代谢活动中起着重要的作用,其中的一种碱性氨基酸组氨酸(L-His)在体液中的异常含量与癫痫,帕金森氏病、组氨酸血症等多种疾病有关。因此开发和建立简便、快速、可靠的组氨酸检测方法对于早期疾病诊断和人类健康有着积极的意义。在现有的众多检测方法中,基于纳米材料构建荧光传感器的检测法具有操作简单、响应迅速、成本低等优点,可用于L-His的及时、准确、高灵敏检测。
  因此,本论文采用具有优异光学性能的氮掺杂碳量子点(N-CDs、Y-CDs)和金纳米簇(AuNCs)这三种纳米材料来构建荧光传感器。首先以热解法制备了蓝色荧光氮掺杂碳量子点(N-CDs),接着合成姜黄素修饰的金纳米簇(CCM-AuNCs),再采用一锅法水热合成黄色荧光发射的碳点(Y-CDs)。都采用TEM、XPS、FT-IR、UV-vis等对所制备的荧光纳米材料的形貌、表面态、元素组成及光学性质等进行表征,结果均表明纳米材料的成功制备。再分别基于光诱导电子转移(PET)和内滤效应(IFE)机理构建三种荧光传感体系,并分别探究了它们对L-His的响应情况。采用荧光仪对所构建的荧光传感器进行性能探索,最后再将其应用到L-His的检测研究。具体研究内容如下:
  ①选用鸟苷为碳源,组胺为氮源,通过高温热解法一步合成了水溶性好、量子产率高的蓝色荧光发射的氮掺杂碳量子点(N-CDs)。以Cu2+为猝灭剂,基于PET机理构建了N-CDs-Cu2+荧光传感器来定量分析检测L-His,并优化了Cu2+浓度、缓冲体系pH、温度、L-His与Cu2+响应时间等对传感器性能有影响的因素。在最佳实验条件下,L-His的浓度在0~50μM范围内该传感器的响应具有线性关系,通过计算得理论检测限为1.37μM。此外,N-CDs-Cu2+荧光传感器对于L-His的检测具有良好的选择性及可靠性(RSD<5%),而且在血清样本检测中具有较好的回收率(100.12%~103.80%),表明该方法具有实际检测的潜能。
  ②以牛血清白蛋白为还原剂,成功制备了姜黄素(CCM)修饰的红色荧光金纳米簇(CCM-AuNCs)。基于PET效应及络合作用构建了CCM-AuNCs-Ni2+传感器并应用于L-His的选择性荧光检测。实验结果显示该传感器对L-His的检测的线性范围为5~80μM,相关系数R2=0.9918,理论检测下限为0.81μM(S/N=3)。此外,CCM-AuNCs-Ni2+传感器在L-His检测过程中具有良好的选择性及高精密度(RSD<5%),且在血清样本检测中具有较好的回收率(98.76%~101.63%),为实际人血清样本中L-His的检测提供了新的检测方法。
  ③制备了氮掺杂黄光碳量子点(Y-CDs)和N,N-双羧甲基-赖氨酸(BCML)修饰的纳米金(BCML-AuNPs)。以BCML-AuNPs为敏感材料,基于IFE原理构建了Y-CDs/BCML-AuNPs荧光传感器。其对L-His具有灵敏的响应,在最佳条件下,所构建的Y-CDs/BCML-AuNPs荧光传感器对L-His的检测线性范围在0~18μM(R2=0.9960)之间,理论检出限低至0.093μM(S/N=3)。此外,Y-CDs/BCML-AuNPs荧光传感器选择性好,对人血清样本的加标回收实验取得了较为满意的检测结果,为实际人血清样中的L-His检测提供了新的传感平台。
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