量子点荧光探针检测钙离子

陈志兵，吴晴晴，查 郡，郭 振

1.威海海洋职业学院食品工程系，山东威海，264300；2.宿州学院生物与化学工程学院，安徽宿州，234000

量子点荧光探针检测钙离子

陈志兵1,2，吴晴晴1，查 郡2，郭 振2

1.威海海洋职业学院食品工程系，山东威海，264300；2.宿州学院生物与化学工程学院，安徽宿州，234000

以巯基乙酸(TGA)为稳定剂，水相合成了CdTe量子点(QDs)。向量子点溶液中加入槲皮素，由于槲皮素(QCT)与量子点之间发生作用而使其荧光猝灭，加入Ca2+后量子点荧光又得以恢复，且荧光恢复程度与Ca2+的浓度成一定线性关系，从而建立了基于量子点的荧光“开关”探针检测Ca2+的新方法。在最佳实验条件下，当CdTe量子点的浓度为2.5×10-5mol/L，槲皮素浓度为2.0×10-5mol/L时，Ca2+的线性检测范围为0.4×10-5～4.0×10-5mol/L，检出限为1.6×10-7mol/L。该法已用于牛奶中Ca2+的测定，结果令人满意。

CdTe量子点；荧光探针；钙离子

近年来，随着量子点表面化学研究的深入，其作为新型荧光探针已被广泛应用。其中增强型荧光探针因其较低的荧光背景和检出限及高灵敏度而备受关注[1-2]。量子点增强型荧光探针发展的关键是对其表面化学的调控，目前已有报道主要是基于金属离子修饰的量子点增强型传感模式[3-4]。Ca2+是人体必需的离子，主要存在于骨骼、牙齿和血液中，对维持机体各项生理活动起着重要的作用。因此，建立能够准确、方便地检测Ca2+含量的方法具有重要意义。检测Ca2+的常用方法有分光光度法[5]、重量法[6]、滴定法[7]、原子发射法[8]、离子色谱法[9]等。在诸多Ca2+检测方法中，荧光法因其高灵敏度和操作便捷而具有明显优势。

本小组报道了在弱碱性溶液中槲皮素能够使CdTe量子点发生荧光猝灭，且荧光猝灭程度与其浓度呈良好线性关系[10]。本文在前期基础上研究发现，当在量子点-槲皮素体系中加入Ca2+后，可将关闭的“开关”打开，使体系荧光强度得到恢复，且恢复程度与Ca2+浓度相关，从而发展了一种基于量子点的荧光“开关”探针，并应用于牛奶中Ca2+的检测。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

F-4500型荧光分光光度计(日立公司)；80-2型电动离心机(江苏金坛市金城国盛实验仪器厂)；PHS-3CT型酸度计(上海大普公司)；79-1型磁力加热搅拌器(江苏金坛市金城国胜实验仪器厂)。

QCT标准溶液：称取0.030 2 g槲皮素，用50 mL95%热乙醇溶液溶解，转入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，配成1.0×10-3mol/L标准溶液。Ca2+标准溶液(1.0×10-3mol/L)、碲粉(99.999%)、巯基乙酸、氯化镉(CdCl2>98%)、NaBH4>96%，所用试剂均为分析纯，水为高纯水。

1.2 实验方法1.2.1 CdTe量子点的制备和纯化

按文献[11]制备和纯化量子点，最终制备得到巯基乙酸为稳定剂，发射波长位于525 nm，浓度为1.0×10-3mol/L的量子点储备液。

1.2.2 Ca2+的测定

向一系列10 mL比色管中依次加入200 μL0.2 mol/L pH=7.3 的PBS缓冲溶液，200 μL CdTe量子点储备液，200 μL 1.0×10-3mol/L的QCT标准溶液以及一定量的Ca2+溶液，用水定容，摇匀，静置25 min，以发射和激发狭缝均为5 nm，激发波长350 nm，测量其荧光强度(记为F)，以相同方法配制不加Ca2+溶液的试剂空白溶液，测其荧光强度(记为F0)。

2 结果与讨论

2.1 发射光谱

水相合成的CdTe量子点具有较强的荧光，在荧光分光光度计上分别扫描各溶液的发射光谱，如图1所示，在弱碱性条件中，当加入槲皮素时，CdTe量子点有明显的荧光猝灭现象。在加入不同量的Ca2+后，量子点的荧光得以恢复，且荧光增强值与Ca2+浓度呈线性关系。据此，建立了测定Ca2+的荧光分析新方法。

图1 发射光谱

1:CdTe QDs+QCT;

2:CdTe QDs+QCT+Ca2+(0.4×10-5mol/L);

3:CdTe QDs+QCT+Ca2+(1.5×10-5mol/L);

4:CdTe QDs+QCT+Ca2+(2.0×10-5mol/L);

5:CdTe QDs+QCT+Ca2+(2.5×10-5mol/L);

6:CdTe QDs+QCT Ca2+(3.0×10-5mol/L);

7:CdTe QDs+QCT+Ca2+(3.5×10-5mol/L);

8:CdTe QDs+QCT+Ca2+(4.0×10-5mol/L);

9:CdTe QDs。

条件:CdTe量子点,2.5×10-5mol/L;QCT,2.0×10-5mol/L;激发波长,350 nm;反应时间,25 min。

2.2 最佳实验条件选择2.2.1 反应介质及pH

考察了PBS、磷酸氢二钠-柠檬酸、Tris-HCl等不同介质中Ca2+对体系的荧光恢复作用。结果表明，在200 μL pH为7.3的PBS缓冲溶液中Ca2+对体系的荧光恢复作用最强。因此，选择pH为7.3的PBS缓冲溶液，用量为200 μL。

2.2.2 量子点浓度

考察了不同浓度CdTe量子点对体系荧光恢复作用的影响。结果表明，当CdTe量子点的用量达到200 μL时荧光恢复作用最强。因此，本文选择CdTe量子点的用量为2.5×10-5mol/L。

2.2.3 槲皮素用量

考察了不同浓度的槲皮素对体系荧光恢复作用的影响。结果表明，当槲皮素的用量为2.0×10-5mol/L时荧光恢复作用最强。因此，本文选择槲皮素的用量为2.0×10-5mol/L。

2.2.4 反应时间

固定Ca2+和CdTe量子点的用量，考察了反应时间对体系荧光恢复作用的影响。结果表明，在25 min时荧光恢复作用最强。因此，本文选择在反应25 min时进行测定。

2.2.5 共存物质的影响

在最佳条件下，对含1.0×10-5mol/L的Ca2+溶液进行干扰实验，当相对误差不大于±5%时，500倍的Al3+、Mg2+、Cl-、NO3-，300倍的维生素D对测定无干扰。牛奶中存在的Fe3+可能对测定有干扰,可按文献[11]用巯基棉处理来消除其干扰。

2.2.6 工作曲线和方法检出限

在最佳条件下，测定了Ca2+的工作曲线，回归方程为ΔF=-0.1090+5.0573c(×10-5mol/L)，线性范围为0.4×10-5～4.0×10-5mol/L，相关系数r=0.998 4，方法的检出限为1.5×10-7mol/L(按3SD/斜率计算，其中SD为11份空白溶液的标准偏差)。

2.3 样品测定

分别取市售牛奶，按照文献[12]中1.2(1)方法进行处理。取适量已消化且稀释的牛奶样品，用巯基棉处理后,按照实验方法对样品中Ca2+进行测定，测定结果见表1。

表1 样品分析结果

2.4 回收实验

取适量已消化且稀释的蒙牛纯牛奶待测样品，加入一定量的Ca2+标准溶液，做加标回收实验，5次测定的回收率均在97%～103%之间。结果表明,本荧光探针法具有较高的准确度，可满足牛奶中Ca2+含量的测定。

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[9]张宏瑞.离子色谱法测定血清中钙含量[J].现代农业科技,2011(14):11

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[11]曹春,刘玫瑰,曹明,等.基于自然尺寸分布的单一CdTe量子点样品中Eu(Ⅲ)诱导的能量转移测定磷酸根离子[J].中国科学:化学,2010,40(4):379-385

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(责任编辑：汪材印)

2013-03-28

宿州学院国家级大学生创新创业训练计划项目“基于量子点的荧光共振能量转移体系构建及应用”(201210379011)。

陈志兵(1980-),安徽寿县人,硕士，副教授，主要研究方向：纳米材料合成及光谱分析。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.09.027

O657.3

A

1673-2006(2014)09-0088-03