基于高荧光碳纳米粒子的Fe3+超灵敏检测
2014-10-24 09:22尹苹苹艾可龙李美丽孙国英
分析化学 2014年10期
尹苹苹+艾可龙+李美丽+孙国英
摘要：以廉价的豆腐残渣为碳源，用简单的水热合成法，在不同的温度下成功制备了水溶性的发射蓝光的碳纳米粒子（Carbon nanoparticles， CNPs）。通过AFM、Uv-vis、FTIR、NMR、XPS及荧光光谱对碳纳米粒子的结构和光学性能进行了研究。实验结果表明，随着制备温度升高，CNPs的荧光量子产率（Quantum yield， QY）增加，当温度达到240 ℃时，QY可达15.24%。该CNPs荧光探针对Fe3+的检测表现出了良好的灵敏度和选择性，检测限低至50 nmol/L。同时，CNPs荧光探针能够实现真实水样及细胞内Fe3+的检测，在传感及生物成像领域具有潜在的实际应用价值。
关键词：豆腐残渣； 碳纳米粒子； 荧光探针； 铁离子
1引言
铁是一切生命体不可或缺的必要元素，也是人体中含量最高的微量元素，它参与构成了生物体内的多种关键酶与蛋白质[1，2]。铁的过量或缺乏都会对生命体的健康产生严重影响，所以快速、准确地检测水中微量Fe3+就显得尤为重要[3，4]。目前，检测Fe3+的方法主要为原子光谱法，包括原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等[5，6]，这些方法通常具有良好的灵敏度和重复性，但也存在仪器昂贵、检测耗时、操作繁琐等缺点。因此，设计高灵敏度、高选择性的荧光纳米探针已成为Fe3+检测方法中的研究热点。目前，基于荧光素[7～9]、量子点[10～12]、沸石[13]等的检测Fe3+的探针已被相继报道，这些探针的出现极大地丰富了现有的Fe3+检测方法，但也均存在不足。
本研究以豆腐残渣为原料，通过水热合成法制备了水溶性的蓝光发射的碳纳米粒子（CNPs），并实现了对Fe3+的快速、灵敏检测。此探针具有以下优势：（1）绿色环保，在量子点的制备过程中没有使用任何强酸、强碱及有机溶剂；（2）成本低廉，制备方法简单，无需复杂的合成步骤和苛刻的实验条件；（3）CNPs探针具有良好的水溶性、稳定性，且对Fe3+的检测具有良好的灵敏度和选择性；（4）CNPs探针具有较低的细胞毒性， 可以通过细胞膜， 实现细胞内Fe3+的检测，在生物成像方面具有潜在的应用价值。
4结论
利用荧光光谱技术具有高灵敏度的特点，发展了一种基于CNPs的Fe3+离子纳米探针。这种探针具有良好的水溶性和光稳定性，且对Fe3+的检测具有很高的灵敏度和选择性。实际水样和细胞内实验证明， 这种荧光探针具有在复杂环境体系中有效检测Fe3+的可行性，有望用于实际样品中Fe3+的检测。
摘要：以廉价的豆腐残渣为碳源，用简单的水热合成法，在不同的温度下成功制备了水溶性的发射蓝光的碳纳米粒子（Carbon nanoparticles， CNPs）。通过AFM、Uv-vis、FTIR、NMR、XPS及荧光光谱对碳纳米粒子的结构和光学性能进行了研究。实验结果表明，随着制备温度升高，CNPs的荧光量子产率（Quantum yield， QY）增加，当温度达到240 ℃时，QY可达15.24%。该CNPs荧光探针对Fe3+的检测表现出了良好的灵敏度和选择性，检测限低至50 nmol/L。同时，CNPs荧光探针能够实现真实水样及细胞内Fe3+的检测，在传感及生物成像领域具有潜在的实际应用价值。
关键词：豆腐残渣； 碳纳米粒子； 荧光探针； 铁离子
1引言
铁是一切生命体不可或缺的必要元素，也是人体中含量最高的微量元素，它参与构成了生物体内的多种关键酶与蛋白质[1，2]。铁的过量或缺乏都会对生命体的健康产生严重影响，所以快速、准确地检测水中微量Fe3+就显得尤为重要[3，4]。目前，检测Fe3+的方法主要为原子光谱法，包括原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等[5，6]，这些方法通常具有良好的灵敏度和重复性，但也存在仪器昂贵、检测耗时、操作繁琐等缺点。因此，设计高灵敏度、高选择性的荧光纳米探针已成为Fe3+检测方法中的研究热点。目前，基于荧光素[7～9]、量子点[10～12]、沸石[13]等的检测Fe3+的探针已被相继报道，这些探针的出现极大地丰富了现有的Fe3+检测方法，但也均存在不足。
本研究以豆腐残渣为原料，通过水热合成法制备了水溶性的蓝光发射的碳纳米粒子（CNPs），并实现了对Fe3+的快速、灵敏检测。此探针具有以下优势：（1）绿色环保，在量子点的制备过程中没有使用任何强酸、强碱及有机溶剂；（2）成本低廉，制备方法简单，无需复杂的合成步骤和苛刻的实验条件；（3）CNPs探针具有良好的水溶性、稳定性，且对Fe3+的检测具有良好的灵敏度和选择性；（4）CNPs探针具有较低的细胞毒性， 可以通过细胞膜， 实现细胞内Fe3+的检测，在生物成像方面具有潜在的应用价值。
4结论
利用荧光光谱技术具有高灵敏度的特点，发展了一种基于CNPs的Fe3+离子纳米探针。这种探针具有良好的水溶性和光稳定性，且对Fe3+的检测具有很高的灵敏度和选择性。实际水样和细胞内实验证明， 这种荧光探针具有在复杂环境体系中有效检测Fe3+的可行性，有望用于实际样品中Fe3+的检测。
摘要：以廉价的豆腐残渣为碳源，用简单的水热合成法，在不同的温度下成功制备了水溶性的发射蓝光的碳纳米粒子（Carbon nanoparticles， CNPs）。通过AFM、Uv-vis、FTIR、NMR、XPS及荧光光谱对碳纳米粒子的结构和光学性能进行了研究。实验结果表明，随着制备温度升高，CNPs的荧光量子产率（Quantum yield， QY）增加，当温度达到240 ℃时，QY可达15.24%。该CNPs荧光探针对Fe3+的检测表现出了良好的灵敏度和选择性，检测限低至50 nmol/L。同时，CNPs荧光探针能够实现真实水样及细胞内Fe3+的检测，在传感及生物成像领域具有潜在的实际应用价值。
关键词：豆腐残渣； 碳纳米粒子； 荧光探针； 铁离子
1引言
铁是一切生命体不可或缺的必要元素，也是人体中含量最高的微量元素，它参与构成了生物体内的多种关键酶与蛋白质[1，2]。铁的过量或缺乏都会对生命体的健康产生严重影响，所以快速、准确地检测水中微量Fe3+就显得尤为重要[3，4]。目前，检测Fe3+的方法主要为原子光谱法，包括原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等[5，6]，这些方法通常具有良好的灵敏度和重复性，但也存在仪器昂贵、检测耗时、操作繁琐等缺点。因此，设计高灵敏度、高选择性的荧光纳米探针已成为Fe3+检测方法中的研究热点。目前，基于荧光素[7～9]、量子点[10～12]、沸石[13]等的检测Fe3+的探针已被相继报道，这些探针的出现极大地丰富了现有的Fe3+检测方法，但也均存在不足。
本研究以豆腐残渣为原料，通过水热合成法制备了水溶性的蓝光发射的碳纳米粒子（CNPs），并实现了对Fe3+的快速、灵敏检测。此探针具有以下优势：（1）绿色环保，在量子点的制备过程中没有使用任何强酸、强碱及有机溶剂；（2）成本低廉，制备方法简单，无需复杂的合成步骤和苛刻的实验条件；（3）CNPs探针具有良好的水溶性、稳定性，且对Fe3+的检测具有良好的灵敏度和选择性；（4）CNPs探针具有较低的细胞毒性， 可以通过细胞膜， 实现细胞内Fe3+的检测，在生物成像方面具有潜在的应用价值。
4结论
利用荧光光谱技术具有高灵敏度的特点，发展了一种基于CNPs的Fe3+离子纳米探针。这种探针具有良好的水溶性和光稳定性，且对Fe3+的检测具有很高的灵敏度和选择性。实际水样和细胞内实验证明， 这种荧光探针具有在复杂环境体系中有效检测Fe3+的可行性，有望用于实际样品中Fe3+的检测。
