一种荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的方法，具体为一种基于碳点(CDs)的开关型荧光探针检测精氨酸和铜离子(Cu2+)的方法。以碳点作为荧光探针能够快速灵敏地检测精氨酸和铜离子：当精氨酸存在时，CDs的荧光被精氨酸有效淬灭。同时，CDs溶液颜色由浅黄色变为浅粉色。当体系中继续加入Cu2+时，荧光强度可以恢复，并且溶液颜色由浅粉色恢复成浅黄色。本发明专利技术提供的连续检测精氨酸和Cu2+的分析方法与单纯的荧光分析法相比，双模式输出的方法在实际应用中更具有优势，预示着其在实时检测样品中的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精氨酸和铜离子的检测方法，具体涉及一种碳点作为开关型探针利用荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的方法。
技术介绍
在组成蛋白质的20种氨基酸中，精氨酸(Arg)受到了科学家的广泛关注。由于其在血管扩张、免疫反应、神经传输、细胞分裂、伤口愈合等过程，扮演了重要角色。但是，精氨酸的强亲水性以及与受体间的弱相互作用，使其在水溶液中的检测面临很大挑战。目前，仅有少数研究报道，利用化学传感器对其进行检测。但复杂的合成过程大大限制了这些传感器的实际应用。因此，开发一种制备简单，选择性好，灵敏度高的荧光探针检测水体中的精氨酸具有重要意义。铜离子(Cu2+)作为在人体内含量第三丰富的过渡金属离子，在许多生物反应中起到至关重要的作用。体内铜的含量对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。因此，开发一种快速、灵敏、简便的分析方法检测铜离子非常有必要。为解决这个问题，研究人员做出了很大的努力，开发出了一些利用有机分子作为探针检测精氨酸和铜离子的分析方法。但是，这些探针和分析方法还有许多不足，合成过程复杂、毒性高、生物相容性差、分析过程繁琐等问题仍然存在。荧光分析法由于灵敏度高、选择性好、操作简单快捷等检测优势得到广泛应用。荧光碳点作为新兴的荧光纳米材料在生化传感、生物成像、环境分析等领域具有良好的应用潜力。因此，本专利技术基于碳点优越的荧光性质和生物性能，将荧光分析和比色分析与纳米材料结合，开发了一种荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的分析方法。与单纯的荧光变化相比，双输出模式检测方法在实际应用中更具有突出的有势，预示着其在实时检测实际样品中的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种快速、简单、高选择性的基于碳点开关型探针的荧光和比色双模式连续检测精氨酸(Arg)和铜离子(Cu2+)的方法。本专利技术检测原理是：利用碳点荧光淬灭(关)和恢复(开)及颜色变化的性质，将其应用在精氨酸和铜离子的连续检测中，开发一种双输出模式的分析检测方法。当Arg存在时，CDs的荧光被Arg有效淬灭。同时，CDs溶液颜色由浅黄色变为浅粉色。当体系中加入Cu2+时，荧光强度可以恢复，并且溶液颜色由浅粉色恢复成浅黄色。一种碳点，通过包括以下步骤的方法制得：1)、将壳聚糖、10％的冰醋酸和乙二胺置于微波反应器中，充分搅拌，壳聚糖、10％的冰醋酸和乙二胺的质量比为：0.5-1.5∶5.25-15.75∶2.25-6.75；2)、将装有反应物的微波反应器置于微波炉中，高火状态下反应4-16min，得到棕色固体；3)、取出微波反应器，自然冷却，加入20-50mL的二次水，搅拌溶解，过滤去除不溶物得到澄清浅黄色的溶液，利用500-1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少3天，即得到纯净的碳点的水溶液；4)、将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到碳点固体。所述碳点表现出良好的选择性，在碳点溶液中，只有加入精氨酸，使得溶液颜色由浅黄色变为浅粉色，碳点的荧光淬灭，而加入丙氨酸、组氨酸、谷氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、苏氨酸、丝氨酸、缬氨酸、天氨酸、酪氨酸、半光氨酸、苯丙氨酸和甘氨酸，溶液颜色无明显变化，并且碳点的荧光强度无明显变化。在碳点/精氨酸混合体系中，只有继续加入Cu2+，使得溶液颜色由浅粉色变为浅黄色，碳点的荧光恢复，而加入其他金属离子，溶液颜色无明显变化，并且碳点的荧光强度无明显变化。本专利技术提供的一种荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的方法，步骤为：1)、配置浓度0.1mg/mL的如上所述碳点溶液；2)、配置一系列浓度的精氨酸和铜离子的标准溶液；3)、向碳点溶液中加入精氨酸，使碳点的荧光逐渐淬灭，得到碳点/精氨酸溶液，溶液颜色由浅黄色变为浅粉色；4)、继续向步骤3)中荧光淬灭的溶液中加入铜离子，使碳点荧光恢复，溶液颜色由浅粉色恢复到浅黄色；5)、测定碳点/精氨酸反应前后的荧光强度，根据精氨酸的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测精氨酸的标准曲线；6)、测定碳点/精氨酸和铜离子反应前后的荧光强度，根据铜离子的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测铜离子的标准曲线；7)、定量检测：测定待测样品和碳点或碳点/精氨酸反应前后的荧光强度变化，计算反应前后相对荧光强度变化值，参照步骤5)或6)中获得的标准曲线，得到待测样品中精氨酸或铜离子的溶度。本专利技术提供的一种荧光和比色双模式检测精氨酸的方法，步骤为：1)、配置浓度0.1mg/mL的如上所述碳点溶液；2)、配置一系列浓度的精氨酸的标准溶液；3)、向碳点溶液中加入精氨酸，使碳点的荧光逐渐淬灭，得到碳点/精氨酸溶液，溶液颜色由浅黄色变为浅粉色；4)、测定碳点/精氨酸反应前后的荧光强度，根据精氨酸的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测精氨酸的标准曲线；5)、定量检测：测定待测样品和碳点反应前后的荧光强度变化，计算反应前后相对荧光强度变化值，参照步骤4)中获得的标准曲线，得到待测样品中精氨酸或铜离子的溶度。上述荧光碳点和分析方法可在细胞荧光成像中应用。本专利技术具有以下有益技术效果：(1)本专利技术所述的基于碳点的开关型荧光探针与传统有机探针相比，制备步骤简单，无需后续添加强酸强碱或表面钝化剂进行处理，反应物在同一体系中进行碳化、聚合及表面修饰，即可得到目标碳点。(2)本专利技术碳点原材料来源广泛，价格低廉。生产设备仅需微波炉，操作简易，能在十几分钟内快速完成反应，节能省时。(3)本专利技术的碳点在水溶液中都具有良好的溶解度和分散性，并且是粒径小于10nm的纳米颗粒，生物相容性好、毒性小，可应用于生物成像，在生物体内表现出有良好的应用潜能。(4)本专利技术利用荧光分析和比色分析相给合的方法，与单一的检测方式相比，双输出检测模式在实际样品的检测中更具有优越性，提高了分析方法的选择性和灵敏度，对待测物可实现准确的定性、定量分析。(5)本专利技术提供的基于碳点开关型探针的荧光和比色双模式连续检测精氨酸(Arg)和铜离子(Cu2+)的分析方法，具有高效、简便、快速的特点；同时也拓展了碳点的应用范围。附图说明图1为实施例1制备的碳点的荧光发射光谱及紫外吸收光谱；图2为碳点检测精氨酸的荧光发射光谱图；图3为碳点检测精氨酸的紫外吸收光谱；图4为碳点/精氨酸检测铜离子的荧光发射光谱；图5为碳点、碳点/精氨酸和碳点/精氨酸/铜离子溶液体系在日光灯和紫外灯下的照片；图6为本专利技术提供的分析方法在人肝癌HepG2细胞激光共聚焦中的应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做详细说明，实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1制备碳点的方法：步骤1，称量0.8g壳聚糖于微波反应器中，加入8mL10％的冰醋酸，充分搅拌，随后加入4mL乙二胺，再次充分搅拌，得到粘稠状反应物；步骤2，将微波反应器置于微波炉(700瓦)高火状态下反应8min，得到棕色固体；步骤3，取出微波反应器，自然冷却，向其中加入30mL二次水，搅拌溶解得到棕色溶液，过滤去除不溶物得到澄清的浅黄色溶液，通过500-1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少3天去除杂质，即得到纯净的碳点的水溶液；步骤4，将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的方法，其特征在于步骤为：1)、配置浓度0.1mg/mL的碳点溶液；2)、配置一系列浓度的精氨酸和铜离子的标准溶液；3)、向碳点溶液中加入精氨酸，使碳点的荧光逐渐淬灭，得到碳点/精氨酸溶液，溶液颜色由浅黄色变为浅粉色；4)、继续向步骤3)中荧光淬灭的溶液中继续加入铜离子，使碳点荧光恢复，溶液颜色由浅粉色恢复到浅黄色；5)、测定碳点/精氨酸反应前后的荧光强度，根据精氨酸的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测精氨酸的标准曲线；6)、测定碳点/精氨酸和铜离子反应前后的荧光强度，根据铜离子的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测铜离子的标准曲线；7)、定量检测：测定待测样品和碳点或碳点/精氨酸反应前后的荧光强度变化，计算反应前后相对荧光强度变化值，参照步骤5)或6)中获得的标准曲线，得到待测样品中精氨酸或铜离子的溶度；所述的碳点是通过包括以下步骤的方法制得：1)、将壳聚糖、10％的冰醋酸和乙二胺置于微波反应器中，充分搅拌，壳聚糖、10％的冰醋酸和乙二胺的质量比为：0.5‑1.5∶5.25‑15.75∶2.25‑6.75；2)、将装有反应物的微波反应器置于微波炉中，高火状态下反应4‑16min，得到棕色固体；3)、取出微波反应器，自然冷却，加入20‑50mL的二次水，搅拌溶解，过滤去除不溶物得到澄清浅黄色的溶液，利用500‑1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少3天，即得到纯净的碳点的水溶液；4)、将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到碳点固体。...

【技术特征摘要】
1.一种荧光和比色双模式连续检测精氨酸和铜离子的方法，其特征在于步骤为：1)、配置浓度0.1mg/mL的碳点溶液；2)、配置一系列浓度的精氨酸和铜离子的标准溶液；3)、向碳点溶液中加入精氨酸，使碳点的荧光逐渐淬灭，得到碳点/精氨酸溶液，溶液颜色由浅黄色变为浅粉色；4)、继续向步骤3)中荧光淬灭的溶液中继续加入铜离子，使碳点荧光恢复，溶液颜色由浅粉色恢复到浅黄色；5)、测定碳点/精氨酸反应前后的荧光强度，根据精氨酸的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测精氨酸的标准曲线；6)、测定碳点/精氨酸和铜离子反应前后的荧光强度，根据铜离子的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系建立检测铜离子的标准曲线；7)、定量检测：测定待测样品和碳点或碳点/精氨酸反应前后的荧光强度变化，计算反应前后相对荧光强度变化值，参照步骤5)或6)中获得的标准曲线，得到待测样品中精氨酸或铜离子的溶度；所述的碳点是通过包括以下步骤的方法制得：1)、将壳聚糖、10％的冰醋酸和乙二胺置于微波反应器中，充分搅拌，壳聚糖、10％的冰醋酸和乙二胺的质量比为：0.5-1.5∶5.25-15.75∶2.25-6.75；2)、将装有反应物的微波反应器置于微波炉中，高火状态下反应4-16min，得到棕色固体；3)、取出微波反应器，自然冷却，加入20-50mL的二次水，搅拌溶解，过滤去除不溶物得到澄清浅黄色的溶液，利用500...

【专利技术属性】
技术研发人员：路雯婧，高艺芳，董川，双少敏，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14