硫代乙醇酸修饰CdS量子点荧光猝灭法测定呋喃西林

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(广西民族师范学院 化学与生物工程系,广西崇左 532200)

呋喃西林(Nitrofurazone,NFZ)是一种人工合成的硝基呋喃类抗菌药,能干扰细菌的糖代谢过程和氧化酶系统而发挥抑菌或杀菌作用,对多种革兰阳性和阴性菌有抗菌作用,曾广泛用于治疗和预防由埃希氏菌和沙门氏菌两种病菌引起的哺乳动物消化道疾病。但是,该药物具有严重的“三致”作用,我国已禁用了该类药物[1]。因该类药物具有高效廉价的特点,在畜牧和水产养殖养殖,尤其饲料添加剂非法使用等[2]。呋喃西林的检测方法主要有HPLC[2 - 4]、LC - MS[5 - 6]、ELISA[7 - 8]和分光光度法[9]等。然而,分光光度法测定结果准确度和灵敏度较低,达不到检测的理想要求;HPLC需要大量的有机溶液、大型设备和熟练的操作技能,且对样品的净化要求苛刻;LC - MS所用仪器昂贵,成本较高;ELISA检测方法虽然简便易行,但方法存在交叉反应、容易出现假阳性等问题,所以有必要研究耗费更低、操作更简单的NFZ检测方法。

荧光分析法具有灵敏度高、检测时间短、设备便宜、选择性好等优点,已成为重要的分析手段[10 - 11]。与有机染料相比,量子点具有高量子产率、颜色适合、耐光性好、比表面大和表面功能化等优点[11],已广泛应用于荧光分析检测,如检测蛋白质[12]、诺氟沙星[13]、罗红霉素[14]和槲皮素[15]等。目前还没有使用硫代乙醇酸(TGA)修饰CdS量子点(TGA - CdS QDs)与NFZ相互作用检测NFZ的报道。本文研究在中性水溶液中,TGA - CdS QDs和NFZ之间的相互作用,NFZ能使TGA - CdS QDs荧光猝灭,且NFZ分析浓度与TGA - CdS QDs荧光猝灭呈正比,建立了一种NFZ荧光检测新方法。该方法应用于小虾NFZ检测,结果满意。

1 材料与方法

1. 1 材料与仪器

NFZ(98%)、TGA购自阿拉丁试剂公司,其他试剂均为分析纯,所用水为二次亚沸水;NFZ以乙腈配成0. 1mol/L贮备液置4℃保存,使用前以水稀释配成1. 0×10-3mol/L标准溶液;PBS缓冲溶液以0. 2mol/L磷酸氢二钠、0. 2mol/L磷酸二氢钠配制、0. 2mol/L磷酸及0. 2mol/L NaOH,以pH计调至所需要pH。

合成方法参照文献[16],将40mL 0. 002mol/L的氯化镉(CdCl2)溶液,1. 3 mL 0. 15mol/L的TGA放入三口烧瓶中均匀混合后,用去离子水稀释至70mL,再用0. 1mol/L的氢氧化钠调节pH至8左右,通氮气(N2)15min除去混合液中的氧气,然后迅速加入8mL 0. 005mol/L的硫化钠(Na2S)溶液,在氮气的保护下,反应20min,得到TGA - CdS QDs水溶胶。TGA - CdS QDs水溶胶置4℃冰箱保存备用。

RF - 5301荧光分光光度计 日本岛津公司;UV - 6100S型紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司;pHS - 3C型pH计 上海今迈仪器仪表有限公司。

1. 2 实验方法

取若干份均质处理的市售小河虾虾肉2g,分别加入0. 1mol/L NFZ贮备液0、0. 20、0. 40、0. 60mL,每份样品混均后用50mL乙腈和无水硫酸钠(2g)分3次超声提取,合并提取液并加入正已烷,充分震荡,分层后,取乙腈层旋蒸浓缩至近干,加入50%乙腈水溶液洗瓶,定容至10mL备用。

向5mL具塞比色管中依次加入1. 5mL pH为7. 0的PBS缓冲溶液,0. 8mL TGA - CdS QDs,一定量的NFZ工作溶液,并用水定容至刻度,室温放置10min,以350nm为激发波长,激发和发射狭缝分别为3、10nm,测量体系荧光强度(F),以同样的方法配制不加NFZ的空白液,测其荧光强度(F0)。

2 结果与分析

2. 1 量子点和NFZ的紫外和荧光特性

图1是0. 8mL TGA - CdS QDs荧光光谱和紫外 - 可见吸收光谱图。从图可知,TGA - CdS QDs的荧光发射光谱和它的吸收光谱并不重叠,这是因为处于激发态的电子往往要经过弛豫、释放光子(热运动),然后再回到基态的缘故。图1可知,NFZ无荧光(线4),但随着3. 0×10-5mol/L NFZ的加入,TGA - CdS QDs荧光强度降低。据此,本文建立了以TGA - CdS QDs为探针荧光猝灭法检测NFZ。

图1 QDs紫外可见光谱图和荧光光谱图Fig. 1 Absorption and fluorescence spectra of CdS QDs注:线1为QDs紫外光谱曲线,线2、3、4分别为QDs、QDs+NFZ、NFZ荧光光谱曲线。

2. 2 pH的影响

不同pH的磷酸盐缓冲液(PBS)对量子点荧光体系的影响如图2。pH对于体系影响较大,随着缓冲溶液pH增大,F0/F值逐渐增加,pH7. 0时F0/F值达到最大,然后F0/F值随pH增大而减小。所以选择pH7. 0的PBS溶液为QDs - NFZ反应体系的最适pH。

图2 不同pH缓冲溶液的影响Fig. 2 Effect of pH on fluorescence intensity of QDs - NFZ system

2. 3 量子点浓度的选择

考察TGA - CdS QDs用量对QDs - NFZ体系荧光强度的影响,结果如图3所示。由实验结果可知,随着用量的增加,反应体系荧光强度F0/F逐渐增大,当CdS用量超过0. 8mL后,反应体系荧光强度F0/F逐渐下降。因此,本实验选择在5mL比色管中加入0. 8mL CdS量子点。

图3 QDs用量对QDs - NFZ体系的影响Fig. 3 Effect of the volume of QDs on fluorescence intensity of QDs - NFZ

2. 4 反应时间和稳定性

实验研究了在室温条件下,反应时间对荧光强度的影响(图4)。如图4所示,在室温下QDs和NFZ的反应很快(小于1min),从图上的F0/F可知反应至少可以稳定2h。证明该方法具有反应快和稳定性良好的特点。

表1 样品检测(n=5)Table 1 Results for the determination of sample(n=5)

图4 反应时间对QDs - NFZ体系荧光强度的影响Fig. 4 Effect of the reaction time on fluorescence intensity of QDs in the absence and presence of NFZ

注:* 空白值以HPLC法检测, - 表示未检出。

2. 5 线性范围和检出限

在优化实验条件下,分别取不同浓度的NFZ标准溶液加入到含有一定浓度TGA - CdS QDs溶液中,TGA - CdS QDs与NFZ作用的荧光光谱图如图5所示。随着NFZ浓度的逐渐提高,对TGA - CdS QDs的荧光猝灭作用增强,F0/F和NFZ在一定浓度呈线性,线性范围为2. 0×10-6～ 1. 0×10-4mol/L,线性方程为F0/F=17467 C+0. 9918,C为加入NFZ的浓度,相关系数R=0. 9984,检出限为7. 12×10-7mol/L(按3倍SD/斜率计算,其SD为9份空白溶液的标准偏差)。

图5 不同NFZ浓度下量子点的荧光光谱图Fig. 5 Fluorescence spectra of QDs in the presence of NFZ注:曲线1 ～ 7 CNFZ依次为:0,2. 0×10-6,4. 0×10-6, 1. 0×10-5,3. 0×10-5,6. 0×10-5,1. 0×10-4 mol/L。

2. 6 共存物质干扰

2. 7 样品检测

试样分析结果与参考方法(HPLC法[2])分析结果见表1。结果表明,本法与HPLC法检测结果吻合。

3 结论与讨论

以TGA为稳定剂,在常温水相中合成了TGA - CdS QDs,并建立了以TGA - CdS QDs为荧光探针检测NFZ的分子荧光检测方法,该方法具有直接、简单、灵敏等优点。方法用于水中小虾体内NFZ的快速检测,结果满意。

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