一种硼酸化量子点比率荧光探针及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硼酸化量子点比率荧光探针及其制备方法和应用，属于荧光探针及其制备领域。
【背景技术】
[0002]糖尿病是一种常见的慢性代谢疾病，与心血管病、癌症并称为人类健康的三大杀手，严重威胁着人类的健康。据国际糖尿病联合会(IDF)的最新统计，全球约有3.66亿人患有糖尿病，每年会有460万人死于糖尿病，预计到2030年，全球糖尿病人数将达到5.5亿。我国是糖尿病患病率增长速度最快的国家之一，糖尿病患病率高达10%。由于糖尿病人自身缺乏对血糖的调节能力，体内的葡萄糖水平易处于正常范围之外。易导致感染、心脑血管病变、肾衰竭、失明等并发症的产生。针对糖尿病的治疗，目前还没有有效的手段，只能通过改善血糖水平，降低或延缓并发症的发病率。因此，对血糖水平的监控至关重要。目前葡萄糖检测的方法主要有电化学方法和荧光分析法。与电化学方法相比，荧光分析法由于简便、稳定性好、低消耗、高灵敏度和测试时间短等特点受到了人们的广泛关注。因此，针对血糖水平的测量，建立简单、快速、灵敏的荧光检测方法是做好血糖含量测定的当务之急ο
[0003]近年来，基于量子点荧光探针的荧光分析法受到了科研工作者的广泛欢迎，建立的荧光分析方法已广泛用于测定无机物、有机物及生物大分子。荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、仪器结构相对简单、价格便宜等特点。量子点具有制备方法简单、光学可调、表面易于修饰和表征简单等优点，已经在分析领域得到了广泛的应用。将量子点作为荧光探针用于传感分析的研究正在逐年增加，同时随着高性能量子点的制备以及表面修饰技术的逐步完善与成熟，使量子点荧光分析的检测能力有了很大的提高。
[0004]比率焚光检测(Rat1 Fluorescence Detect1n)是一种利用两个焚光发射强度的比值随着目标分析物的变化而变化的检测方法，当微量目标物作用后视觉变化非常明显，易于分辨。其最为突出的一个优点就是通过强度比值的变化提高动态响应的范围，通过建立内标，极大地削弱其他因素的干扰，实现对目标分析物的定量检测。相对单一荧光强度变化的检测方法而言，比率荧光检测方法更加灵敏，其可视化检测更加可靠、容易分辨。
[0005]经对现有技术的文献检索发现，张忠平研究员课题组2011年发表在JACS上的学术论文〈〈Instant Visual Detect1n of Trinitrotoluene Particulates on Var1usSurfaces by Rat1metrie Fluorescence of Dual-Emiss1n Quantum Dots Hybrid〉〉，该文成功利用量子点的光学性质，分别选取红色荧光和绿色荧光的量子点构建双发射比率荧光探针，用于可视化检测三硝基甲苯，并取得了良好的检测效果。因此量子点比率荧光探针的制备方法及应用成为当前化学工作者研究的热点。利用量子点比率荧光探针进行荧光定量及可视化分析检测葡萄糖含量的研究成为必要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种用于可视化检测葡萄糖的硼酸化量子点比率荧光探针及其制备方法，克服现有技术中检测葡萄糖过程中溶剂消耗量大，费时，繁琐的样品预处理和灵敏度低等缺点。
[0007]首先采用常规技术(参考文献: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)得到了所需要的绿色荧光量子点和红色荧光量子点；然后将红色荧光量子点利用反相微乳法包覆硅球，在聚二烯基丙二甲基氯化铵(PDDA)的作用下，将绿色荧光量子点吸附到硅球表面，最后在Tr i s-HC1缓冲溶液中，加入EDC/NHS以及3-氨基苯硼酸(APBA)，室温避光条件下反应，最终得到硼酸化量子点比率荧光探针，并用于荧光定量与可视化分析测定葡萄糖含量。制备的硼酸化量子点比率荧光探针具有很好的光学性能和稳定性，且具可视化检测葡萄糖的能力。
[0008]本发明采用的技术方案是:
一种硼酸化量子点比率荧光探针的制备方法，按照以下步骤进行:
(1)将硼氢化钠(NaBH4)和碲粉加入到离心管中，然后再加入二次蒸馏水使固体完全溶解;将离心管放置于超声清洗机中超声反应，并保持管口出气，最终的白色液体即为所需的前驱体NaHTe溶液。
[0009](2)在通氮除氧的条件下，将步骤(1)得到的前驱体NaHTe溶液注入到通氮除氧的有巯基乙酸(TGA)存在的水合氯化镉(CdCl2.2.5H20)水溶液中，混合溶液在氮气保护条件下回流反应，根据回流时间的不同，得到所需要的绿色荧光量子点(6 h)溶液和红色荧光量子点溶液(72 h)0
[00?0] 其中NaHTe的摩尔量根据步骤(1)中碲粉的摩尔量得出。
[0011](3)将步骤(2)得到的红色荧光量子点原溶液液加入到环己烷、正己醇和曲拉通X-100的混合溶液中，搅拌均匀，加入聚二烯基丙二甲基氯化铵(PDDA)室温搅拌。然后将正硅酸乙酯(TE0S)和氨水加入到上述体系，反应。反应结束后，用水和乙醇洗涤若干次，以除去未反应完的物质，最终产物在真空烘箱内烘干，得到包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子，备用。
[0012](4)将步骤(3)得到的包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子加入到水中，然后加入TODA，搅拌一段时间后，加入步骤(2)得到的绿色荧光量子点溶液，再次搅拌一段时间后，离心洗涤若干次得到量子点比率荧光探针，将其分散到Tris-HCl缓冲溶液中，并加入EDC/NHS溶液(4 mg/L，质量比1:1)和APBA，室温避光条件下反应，反应结束后得到硼酸化量子点比率荧光探针，备用。
[0013]其中，步骤(1)中所述的硼氢化钠和碲粉的摩尔比为2-4:1。
[0014]其中，步骤(2)中所述的有巯基乙酸(TGA)存在的CdCl2.2.5H20水溶液的pH为10.5-11.5;其中，CdCl2.2.5H20、TGA和NaHTe的摩尔比为1:2.0-2.5:0.4-0.6，其中NaHTe的摩尔量根据步骤(1)中碲粉的摩尔量得出;所述回流反应温度为100 °C_110°C。
[0015]其中，步骤(3)中所述的环己烷、曲拉通X-100和正己醇的体积比为15:3-4:3-4;所述加入的红色荧光量子点溶液与PDDA溶液(0.075% v/v)及环己烷体积比为0.4-0.8:0.1-0.2:15；所述TE0S、氨水和环己烷的体积比为0.1-0.2:0.1-0.2:15；所述反应时间为16-24小时。
[0016]其中，步骤(4)中所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子、PDDA溶液(1%，v/v)、水的质量与体积比为5-10 mg:16-20 mL:8-12 mL;所述包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子与绿色荧光量子点溶液质量与体积比为5-10 mg: 1-2 mL;Tris-HCl缓冲溶液和EDC/NHS溶液体积比为10 mL: 10-16 mL;包埋红色荧光量子点的氧化硅纳米粒子与APBA的质量比为5-10 mg:20 mg;所述搅拌时间为1-2小时，避光反应时间为6-8小时。
[0017]本发明的硼酸化量子点比率荧光探针主要用于水溶液中葡萄糖的测定:
将制备的硼酸化量子点比率荧光探针(2 mg/mL)和待测目标物糖类(20 mmol/L)分别配制成一定浓度的储备液。取120-200微升的探针溶液加入到测试管中，并向管内加入葡萄糖储备液，配制成葡萄糖浓度为0-2.0 mM的标准样品8-12个，测定荧光光谱，随着葡萄糖浓度的增加，荧光光谱上530 nm处荧光峰强度逐渐降低，660 nm处荧光几乎保持不变，以两处荧光峰强度变化作为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标做工作曲线，得到对应方程:log(F530/Fbbo)o/(F530/F660)=0.44429()+0.01624 (R2=0.9941)
本发明的有益效