CdTe量子点荧光增敏法测定新霉素含量

毛永强， 李 娜， 毛 晶

(1.辽宁工程技术大学理学院,辽宁阜新 123000;2.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁阜新 123000;3.天津大学材料科学与工程学院,天津市材料复合与功能化重点实验室,天津 300072)

新霉素(Neomycin，NEO)是一种对革兰阳性及阴性菌具有较好抗菌作用的氨基糖甙类抗生素，已广泛用于治疗角膜炎、结膜炎、眼睑炎等疾病[1]。目前，新霉素的测定方法有微生物检定法[2]、分光光度法[3]、高效液相色谱法[4]、酶联免疫吸附法[5]等。但这些方法存在反应时间长、操作复杂、多使用有机溶剂等问题，因此建立简便、快速、灵敏检测新霉素含量的方法是十分必要的。

量子点(Quantum Dots，QDs)具有激发光谱宽、发射光谱窄且对称、尺寸可调、光化学性质稳定等优良性能，以其为荧光探针建立的荧光分析技术，已广泛用于生物标记、药物分析等领域[6 - 8]。本文采用水热法制备巯基乙酸修饰的CdTe QDs，基于新霉素对CdTe QDs的荧光增敏效应，以CdTe QDs为荧光探针，建立了一种测定新霉素含量的荧光分析新方法。考察了缓冲体系及pH值、量子点浓度、反应时间等因素对新霉素测定的影响。该方法操作简便、快速、灵敏，用于滴眼液样品中新霉素含量测定，结果满意。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-4500型荧光分光光度计，U-3310型紫外-可见分光光度计(日本，日立公司)；pHS-3C型pH计(上海精密科学仪器有限公司)；90-3型恒温双向磁力搅拌器(上海振荣科学仪器有限公司)；3-30K 型高速台式冷冻离心机(德国，西格玛有限公司)。

新霉素(NEO，中国药品生物制品检定所)；碲粉(100目，99.999%)，NaBH4(99%)，CdCl2·2.5H2O(>98%)，巯基乙酸(>98%)，均购自国药集团化学试剂有限公司。其他试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1水溶性CdTeQDs的制备参考文献方法[9]制备巯基乙酸修饰的CdTe QDs。准确称取0.047 g NaBH4和0.080 g碲粉于反应瓶中，加入3.0 mL二次蒸馏水溶解，室温反应至黑色碲粉完全消失，得到紫色透明的NaHTe水溶液。在250 mL三口烧瓶中加入0.286 g CdCl2，用100 mL二次蒸馏水溶解，磁力搅拌下加入220 μL巯基乙酸，用1.0 mol·L-1NaOH溶液调节pH至11.2，通N2除氧30 min后，在剧烈搅拌下加入新制备NaHTe溶液，100 ℃水浴回流2 h，得到橙红色水溶性CdTe QDs。

1.2.2新霉素的测定在10 mL比色管中，依次加入1.5 mL Tris-HCl缓冲溶液(pH=7.5)，1.0 mL CdTe QDs溶液及一定量的新霉素标准溶液，然后用二次蒸馏水稀释至刻度，摇匀。室温下放置5 min后，以330 nm为激发波长，激发和发射狭缝均为5 nm，测定体系520 nm处的相对荧光强度△F=F-F0。式中，F为加入新霉素溶液所测得的荧光强度，F0为空白溶液的荧光强度。

2 结果与讨论

2.1 CdTe QDs与新霉素的相互作用

图1为水热法制备巯基乙酸修饰的CdTe QDs的紫外-可见吸收光谱(曲线a)和荧光发射光谱(曲线b)。结果显示，所制备CdTe QDs的最大吸收波长在500 nm处，量子点的粒径和浓度依据经验公式[10]：D=(9.8127×10-7)λ3-(1.7147×10-3)λ2+1.0064λ-194.84和A=εcl计算。其中，D为量子点尺寸，λ为量子点第一吸收峰波长，A为量子点在第一吸收峰的吸光度值，ε为量子点摩尔吸光系数，c为量子点摩尔浓度，l为光路长度。计算得出CdTe QDs的粒径为2.4 nm，浓度为3.5×10-6mol·L-1。当激发波长为330 nm时，CdTe QDs的荧光发射峰位于520 nm处，半峰宽窄而对称，表明该量子点具有优良的荧光性能。

在CdTe QDs溶液中分别加入不同浓度的新霉素标准溶液，考察新霉素浓度对CdTe QDs荧光光谱的影响，如图2所示。结果表明，随着新霉素浓度的增加，CdTe QDs荧光强度逐渐增强，且新霉素浓度在一定范围内与体系相对荧光强度△F呈一定的线性关系，据此建立基于CdTe QDs荧光增敏法测定新霉素的方法。

图1 CdTe量子点的紫外-可见吸收光谱(a)和荧光发射光谱(b)

图2 新霉素浓度对CdTe QDs荧光光谱的影响；插图为新霉素-CdTe QDs的校正曲线

2.2 实验条件优化

2.2.1反应介质及pH值的选择分别以相同pH值的Tris-HC、磷酸缓冲溶液和硼酸-硼砂缓冲溶液为反应介质，考察不同缓冲溶液对体系相对荧光强度△F的影响。结果发现，在Tris-HCl缓冲溶液中，体系荧光增敏作用最大且稳定。另外考察不同pH值Tris-HCl缓冲溶液对体系相对荧光强度△F的影响(图3)。结果表明，体系相对荧光强度△F随着Tris-HCl缓冲溶液pH值增大而变化；当pH值为7.5时，△F达到最大。因此实验选择反应介质为pH值7.5的Tris-HCl缓冲溶液。

2.2.2CdTeQDs浓度的选择考察了不同浓度CdTe QDs对体系相对荧光强度△F的影响,如图4所示。结果表明，随着CdTe QDs浓度的增加，体系相对荧光强度△F逐渐增大；当CdTe QDs浓度为3.5×10-6mol·L-1时，△F达到最大。因此实验选择CdTe QDs的浓度为3.5×10-6mol·L-1。

图3 pH值对△F的影响

图4 CdTe QDs浓度对△F的影响

2.2.3反应时间及稳定性的选择考察了反应时间对体系相对荧光强度△F的影响。结果表明，随着反应时间延长，体系相对荧光强度△F逐渐增大；当反应时间达到5 min，△F达到最大且在30 min内保持不变。因此实验选择反应时间为5 min。

2.3 工作曲线与检出限

在优化实验条件下，分别取不同浓度的新霉素标准溶液加入到一定浓度的CdTe QDs溶液中，在330 nm激发波长下测定体系在520 nm处的荧光强度，且以新霉素浓度(c)为横坐标，体系相对荧光强度(△F)为纵坐标，绘制标准工作曲线。结果发现，新霉素浓度在1.0×10-8～10.0×10-8mol·L-1范围内与体系相对荧光强度△F呈良好的线性关系，其线性回归方程为：△F=-0.22732+16.28546c(×10-8mol·L-1)，相关系数r为0.9996，方法检出限(3SD/k)为2.6×10-10mol·L-1(SD为11份空白溶液的标准偏差，k为工作曲线的斜率)。

2.4 共存物质的影响

在优化实验条件下，考察了滴眼液中常见辅料及离子对测定5.0×10-8mol·L-1新霉素含量的影响。允许相对误差为±5%，100倍的H3BO3、NaCl、水杨酸乙酯和50倍的硼砂对新霉素荧光测定均不产生影响，表明该方法对新霉素具有较好选择性。

2.5 样品测定及回收率试验

准确移取一定量新霉素滴眼液至10 mL比色管中，用二次蒸馏水稀释至刻度。按照实验方法测定新霉素含量；同时加入已知量的对照品新霉素溶液，进行加标回收实验，结果如表1所示。由表1可知，样品测定的相对标准偏差(RSD)为1.42%～2.51%，加标回收率在97.4%～103.4%之间，表明此方法可用于新霉素含量的定量检测。本方法与高效液相色谱法相比，操作简单、快速，且避免使用有机溶剂；与微生物检定法、分光光度法等方法相比，稳定性好、检出限更低。

表1 样品中新霉素的测定结果及回收率(n=6)

3 结论

本文以巯基乙酸修饰的CdTe QDs为荧光探针，建立了一种测定新霉素的荧光分析新方法。在优化实验条件下，新霉素浓度在一定范围内与体系相对荧光强度呈良好线性关系，相关系数和检出限分别为0.9996和2.6×10-10mol·L-1。该方法操作简单、快速、灵敏度高，并成功用于滴眼液样品中新霉素含量的分析测定。