三聚氰胺修饰的碳点及其作为双信号荧光传感器在沙丁胺醇检测中的应用

本发明涉及三聚氰胺修饰的碳点及其作为双信号荧光传感器在沙丁胺醇检测中的应用，属于材料合成、可视化检测、食品质量监测等。

背景技术：

1、沙丁胺醇是一种常见的支气管扩张剂，已被用于治疗慢性肺部疾病和哮喘。然而，沙丁胺醇被滥用为“瘦肉精”添加到猪肉、牛肉等食品中，误食会导致心悸、腹泻、神经紧张和头痛，这使得人们越来越关注它的影响。沙丁胺醇目前在许多国家要么被禁止使用，要么被有限制条件地用作饲料添加剂。此外，在体育赛事中，沙丁胺醇被认为是小剂量的兴奋剂。在一定的时间内只能使用一定的数量，否则将被视为“不当”使用。因此沙丁胺醇的检测，特别是食用肉类和饮用水中沙丁胺醇的检测具有非常重要的现实意义。

2、沙丁胺醇残留的检测要求极高的灵敏度和严格的及时性。传统的实验室方法不适合快速检测，因为它们通常需要笨重的设备和由训练有素的专业人员耗时操作。近年来，研究人员利用荧光传感器对药物残留、生物毒素、重金属离子等进行了灵敏、选择性的识别。因此迫切需要灵敏性更强、选择性更好、更高效的分析方法，用于沙丁胺醇的快速痕量检测。

技术实现思路

1、针对现有技术中对于沙丁胺醇残留的检测技术不足的问题，本发明提供了一种基于三聚氰胺修饰的碳点及其作为双信号荧光传感器在沙丁胺醇检测中的应用，研究了在460nm和520nm波长处对应的荧光强度值分别与沙丁胺醇浓度的线性关系。该基于三聚氰胺修饰的碳点的双信号荧光传感器，可用于高灵敏度可视化定量检测沙丁胺醇残留，该传感体系可实现可靠、方便、现场的沙丁胺醇残留检测。具体的，本发明采用以下技术方案：

2、其一，本发明提供的一种三聚氰胺修饰的碳点，其是采用如下方法制备得到：

3、步骤1：碳点的制备

4、将柠檬酸和半胱氨酸的溶液，微波加热使发生碳化反应，反应结束后，将所得溶液冷却至室温，加水，离心，溶液透析纯化，微孔过滤去除沉淀，获得清液即为碳点溶液；

5、步骤2：三聚氰胺修饰碳点

6、将buffer缓冲液和碳点溶液混合，然后加入三聚氰胺，在室温下过度搅拌充分反应，得到三聚氰胺修饰的碳点。

7、作为一种优选的技术方案，本发明所述的三聚氰胺修饰的碳点，可采用如下方法制备得到：

8、步骤1：碳点的制备

9、将2.5～3.0g一水柠檬酸和1.5～2.0g l-半胱氨酸加入18～20ml超纯水中，超声处理使充分溶解呈透明，再于300-400瓦的微波下加热4～5分钟；反应结束后，将所得溶液冷却至室温，加入超纯水，4000-6000rpm离心2-8分钟，所得溶液经透析纯化5～6小时后，以0.22μm微孔膜过滤去除沉淀，获得清液即为碳点溶液；

10、步骤2：三聚氰胺修饰碳点

11、将45～50ml buffer缓冲液和45～50ml碳点溶液混合，然后加入0.03～0.04mg三聚氰胺，在室温下过度搅拌约15～20分钟，得到三聚氰胺修饰的碳点溶液。

12、上述所述三聚氰胺修饰的碳点，步骤1微波加热采用间歇加热，期间可以有3～4次停顿，以避免爆炸性沸腾和防止快速加热引起的不均匀碳化。

13、上述所述三聚氰胺修饰的碳点，步骤2透析截留分子量800-2000da，优选1000-1200da。buffer缓冲液可以采用ph＝6.0-6.5的磷酸盐缓冲液，优选ph＝6.5的磷酸盐缓冲液。

14、其二，本发明还提供了所述三聚氰胺修饰的碳点在荧光可视化检测沙丁胺醇中的应用。具体的应用中，所述三聚氰胺修饰的碳点可作为双信号荧光传感器在荧光可视化检测沙丁胺醇。

15、本发明所述的应用，在沙丁胺醇的定性检测方面，其是将三聚氰胺修饰的碳点与ph＝6的缓冲溶液混合，加入到石英比色管中，再加入沙丁胺醇溶液，混合震荡，在365nm和460nm激发波长下，观察到明显的荧光颜色变化，实现对沙丁胺醇的可视化定性检测。

16、本发明所述的应用，在沙丁胺醇的定量检测方面，首先将18～20μl三聚氰胺修饰的碳点溶液与1.8～2ml ph＝6的缓冲溶液充分混合，加入到3ml的石英比色管中，依次加入2～3μl不同浓度沙丁胺醇溶液，混合震荡4～5分钟，分别记录在365nm和460nm激发波长下400-700nm范围内的荧光光谱，通过建立荧光峰强度的变化与沙丁胺醇浓度之间的关系，实现对沙丁胺醇的定量检测。所述ph＝6.0的缓冲溶液可以采用磷酸盐缓冲溶液。

17、本发明中作为传感体系核心的新型的快速视觉双信号荧光传感器，是通过整合设计的三聚氰胺修饰的碳点来实现选择性定量检测沙丁胺醇。沙丁胺醇与基于三聚氰胺修饰的碳点的双信号荧光传感体系接触后，通过氢键作用诱导三聚氰胺修饰的碳点由分散到聚集。随着沙丁胺醇浓度的增加，365nm激发下蓝色发射的荧光强度降低，460nm激发下黄色发射的荧光强度不断增强。在365nm和460nm激发光源下，沙丁胺醇的检测限分别为7.12和16.67nm。因此，可以实现ma-cds(三聚氰胺修饰的碳点)对沙丁胺醇的可视化荧光定性检测，通过双信号荧光传感体系中荧光变化程度来检测样品中沙丁胺醇的含量，实现沙丁胺醇的定量检测。此外，双信号荧光检测赋予沙丁胺醇检测内置自校准功能，以确保高检测灵敏度和精度。此外，该双信号荧光传感体系已成功应用于实际样品中的沙丁胺醇检测，为构建针对微量危害物检测的可视化定量体系提供了一种新方法。这种双信号荧光传感器具有自我矫正功能，在365nm下的蓝色荧光检测结果与460nm激发下的黄色荧光检测结果相互佐证，提高了检测结果精确度。

18、本发明中用荧光传感器检测沙丁胺醇的原理是基于聚集诱导能量共振转移策略，具体地说是由于沙丁胺醇与所制备的三聚氰胺修饰的碳点氢键作用引起富集，适当的能级促进激发态电子从分散状态的碳点转移到聚集状态的碳点，从而导致365nm激发下的蓝色发射荧光猝灭，460nm激发下的黄色荧光增强，反应在5分钟内完成，实现对沙丁胺醇的可视化检测；通过建立荧光峰强度的变化与沙丁胺醇浓度之间的关系，实现对沙丁胺醇的定量检测。

19、相对于现有的检测技术，本发明的有益效果体现在：

20、1、本发明双信号荧光传感体系检测沙丁胺醇，对比于单色荧光检测显示出更佳视觉检测效果，有效避免单色荧光强度的不稳定性问题，相比于其他双信号荧光检测，本发明无需引入参比荧光单元，操作简单，实现了可靠准确的可视化检测。

21、2、本发明荧光光谱仪上，在365nm和460nm激发光源下，沙丁胺醇的检测限分别为7.12和16.67nm，低于沙丁胺醇残留允许限。

22、3、本发明制备的基于三聚氰胺修饰的碳点的双信号传感器的荧光体系对沙丁胺醇具有良好的选择性和灵敏性，能够有效地避免其他杂质的干扰，响应快速。

技术特征：

1.一种三聚氰胺修饰的碳点，其是采用如下方法制备得到：

2.如权利要求1所述三聚氰胺修饰的碳点，其特征在于，采用如下方法制备得到：

3.如权利要求2所述三聚氰胺修饰的碳点，其特征在于，步骤1微波加热采用间歇加热。

4.如权利要求2所述三聚氰胺修饰的碳点，其特征在于，步骤2透析截留分子量800-2000da。

5.权利要求1-4任一项所述三聚氰胺修饰的碳点在荧光可视化检测沙丁胺醇中的应用。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述三聚氰胺修饰的碳点作为双信号荧光传感器在荧光可视化检测沙丁胺醇中的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，将三聚氰胺修饰的碳点与ph＝6的缓冲溶液混合，加入到石英比色管中，再加入沙丁胺醇溶液，混合震荡，在365nm和460nm激发波长下，观察到明显的荧光颜色变化，实现对沙丁胺醇的可视化定性检测。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，首先将18～20μl三聚氰胺修饰的碳点溶液与1.8～2mlph＝6的缓冲溶液充分混合，加入到3ml的石英比色管中，依次加入2～3μl不同浓度沙丁胺醇溶液，混合震荡4～5分钟，分别记录在365nm和460nm激发波长下400-700nm范围内的荧光光谱，通过建立荧光峰强度的变化与沙丁胺醇浓度之间的关系，实现对沙丁胺醇的定量检测。

技术总结
本发明公开了一种基于三聚氰胺修饰的碳点的双信号荧光传感器的构建及其在沙丁胺醇检测中的应用。沙丁胺醇分子可通过氢键作用导致原本分散的三聚氰胺修饰的碳点聚集，并引起能量共振转移导致三聚氰胺修饰的碳点在365纳米激发光照射下的蓝色荧光猝灭，在460纳米激发光照射下的黄色荧光增强。两种颜色荧光的强度变化与沙丁胺醇的浓度呈线性关系，由此两种激发光下的不同颜色荧光的变化实现了对沙丁胺醇残留的低成本、可视化定量分析。这种双信号荧光传感器具有自我矫正功能，提高了检测结果精确度。

技术研发人员：蒋长龙,杨亮,林丹
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6