氨基酸调控量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法技术

本发明专利技术提出一种氨基酸调控量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法，用稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点，与不同的氨基酸结合，加入待测的金属离子溶液，进行荧光检测；其中，所述氨基酸为谷氨酰胺(Gln)、精氨酸(Arg)两种。本发明专利技术提出的方法，巧妙地将QDs和氨基酸结合在一起，在仅使用两种不同配体的情况下，可以检测多种金属离子且检出限低，在500nM的情况下，可以百分百区分9种金属离子。如果量子点种类增加(例如10种)，氨基酸的种类也增加(例如18种)，就可以容易获得增加的传感单元数量(10x18＝180种)，以便达到更多种类金属离子的高灵敏度检测和识别。本发明专利技术保护的方法是用氨基酸调控量子点荧光阵列传感器的制备方法及其用于多种金属离子检测。

Method for detecting metal ions by amino acid regulated quantum dot fluorescent array sensor

The invention provides a detection method for metal ion fluorescent sensor array of an amino acid regulation of quantum dots, Mn quantum dots doped ZnS modified by stabilizer, combined with different amino acids, adding metal ion solution to be measured, for fluorescence detection; among them, the amino acid glutamine (Gln), arginine (Arg) two. The method of the invention, cleverly QDs and amino acids together, using only two different ligand circumstances, can detect a variety of metal ions and low detection limit, in the case of 500nM, 100% can distinguish between 9 kinds of metal ions. If the increase of quantum dots (for example, 10 kinds of amino acid type) also increased (such as 18), you can easily get the sensing unit to increase the number of (10x18 = 180), high sensitivity detection and recognition to achieve more types of metal ions. The invention relates to a method for preparing a quantum dot fluorescence array sensor by amino acid and is used for detecting a plurality of metal ions.

【技术实现步骤摘要】
氨基酸调控量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法
本专利技术属于光学分析领域，具体涉及一种基于量子点的荧光分析方法。
技术介绍
目前常用的金属离子检测分析方法主要包括：原子发射法、原子吸收法、电感耦合等离子体法等等。这些方法都存在一些弊端，对操作技能有比较高的要求，仪器也比较贵重，成本较高，同时操作繁琐，且无法对多价态金属离子进行区分，同时对操作人员的专业技术要求比较高，也比较耗时。量子点(Quantumdots，QDs)是一种由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的直径在1-10nm的球状晶体，与传统的有机荧光染料或镧系配合物相比，荧光量子点具有以下光学特性：(1)量子点的发射波长可通过控制它的粒径大小来“调谐”，因而可获得多种可分辨的颜色。(2)不同大小的纳米晶体能被同一波长的光激发并发出不同颜色的光，其激发光谱宽且连续分布，而发射光谱呈对称分布且宽度窄，因此不同的量子点可以由同一波长的光激发，并允许同时使用不同光谱的量子点来进行生物标记。(3)量子点具有良好的光化学稳定性，可以耐受更强的激发光和更长的光发射周期。因此量子点对生物体内各种蛋白质或者细胞的相互作用监控更为有效，在生物学中有着广泛的应用。基于量子点的荧光传感器在生物学中的成功应用，也给予研究者以启示，用量子点、或小分子有机物修饰的量子点检测微量金属离子是极有价值的研究方向。
技术实现思路
针对本
存在的不足之处，本专利技术的目的是提供多种氨基酸调节拓展量子点的荧光阵列传感器，以高效快速的检测金属离子的方法。实现本专利技术上述目的技术方案为：氨基酸调控量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法，用稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点，与氨基酸结合，加入待测的金属离子溶液，进行荧光检测；其中，所述氨基酸为谷氨酰胺、精氨酸两种。其中，所述用稳定剂修饰，为用硫代甘油包覆，或用巯基丙酸封端。本专利技术所述的检测方法中，量子点的制备可采用已有的方法。提供一种优选的量子点制备方法：所述Mn掺杂ZnS的量子点采用成核掺杂法用水相合成法合成：ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合的溶液在室温下搅拌，提供掺杂量子点的Mn2+；调节pH值至10.0～10.5，在气体保护条件下，并用N2鼓泡30分钟。将Na2S快速加入混合溶液中，将混合物回流反应。其中，按S、Zn的摩尔计，加入的Na2S与ZnSO4的比例可以为0.7～1.1：1。其中，可采用氢氧化钠或碳酸钠的水溶液调节pH值，其水溶液的浓度可以是0.1M～10M。其中，按Mn、Zn的摩尔计，ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合的溶液中Mn：Zn为0.1～5：5；所述回流反应的时间为15～25小时；回流反应后冷却至室温，通过加入乙醇和离心从水溶液中分离产物，用乙醇洗涤并在室温下真空干燥。为了获得稳定剂修饰量子点，本专利技术的一种优选技术方案为：ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合后，再与硫代甘油混合，按摩尔比加入的硫代甘油与ZnSO4的比例为2～8：1。本专利技术的另一优选技术方案为：ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合的溶液中加入巯基丙酸(MPA)，然后调节pH值；按Zn的摩尔计，每mmol锌加入0.2～0.4mL的巯基丙酸。所述的检测方法，是将稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点、氨基酸混合，加入待测的金属离子溶液，量子点、氨基酸、金属离子混合溶液中稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点的含量为50～200μg/mL。其中，所述金属离子为Ni2+，Co2+，Mn2+，Cu2+，Ag+，Cd2+，Fe2+，Fe3+中的一种或多种。其中，进行荧光检测的溶液中，金属离子的浓度为0.5～20μmol/L。更优选地，本专利技术检测方法中，将稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点配成100～500μg/mL的溶液，按照体积比1～3：1加入氨基酸溶液，所述氨基酸溶液的浓度为0.1～1mmol/L。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术提出的方法，巧妙地将QDs和氨基酸结合在一起，在仅使用两种不同配体包袱的QDs的情况下，可以检测多种金属离子，如果量子点种类增加(例如10种)，氨基酸的种类也增加(例如18种)，就可以容易获得增加的传感单元数量(10x18＝180种)，以便达到更多种类金属离子的高灵敏度检测和识别；2.检出限低，在500nM的情况下，可以百分百区分9种金属离子；3.可以做到百分百的区分不同价态的同种金属离子，本实验中可以在5μM浓度下，百分百区分Fe2+和Fe3+；4.我们在通过加入氨基酸之后，发现对大部分金属离子的响应信号，或是灵敏度，都得到了大大的提高，这一点我们可以在对钴离子的定量的指纹图谱中明显看出来，同时在九种金属离子中Fe2+，Ni2+，Co2+，Mn2+，在浓度为0.5～20μmol/L的范围内，有良好的线性，线性方程和R2值分别是y＝-36.34x+19.61(R2＝0.9963)，y＝44.43x-23.98(R2＝0.9963)，y＝-59.11x+31.91(R2＝0.9819)，y＝-31.93x+17.24(R2＝0.9828)。这说明本实验不仅可以对金属离子进行定性分析，同时也对一些金属离子进行定量分析，也拥有良好的线性。5.Mn掺杂ZnS的QDs，无毒，易制备，具有价格低，稳定，寿命长，产率高，荧光性好，操作方便等特点。通过选择一系列非选择性或半选择性的传感单元构建阵列传感器，对材料的特异性要求大大降低，检测对象的范围也有了极大的拓展，这使得阵列传感器在复杂样品检测方面表现出极大的优势。附图说明图1为本专利技术氨基酸调节量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法的原理图；图1之左图为流程图，图1之右下图为阵列结构图，图1之右上图为九种金属离子检测的结果的指纹图谱。图2为实施例6对九种金属离子检测结果的三维LDA分析图。图3为实施例5和实施例6对九种金属离子0.5μM水溶液检测的结果的指纹图谱。图4为对九种金属离子检测结果的欧氏距离(euclideandistance)分析图。具体实施方式下面通过最佳实施例来说明本专利技术。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本专利技术而不是用来限制本专利技术的范围。实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。实施例1：巯基丙酸封端Mn掺杂ZnS量子点的制备制备基于3-巯基丙酸封端的Mn-ZnS量子点(MPA-QD)：将ZnSO4·7H2O(7.5mL，0.1M)，Mn(CH3COO)2·4H2O(0.1mL，0.1M)和巯基丙酸MPA(0.26mL)加入到三颈烧瓶中。用超纯水将混合溶液量补充至50mL，并用10MNaOH调节至pH10.3-10.5。在室温下通过氩气鼓泡除去空气30分钟后，将Na2S·9H2O(7.5mL，0.1M)快速注入溶液中。将混合物剧烈搅拌20分钟，然后在50℃下再搅拌2小时以形成MPA-QDs。为了纯化，将获得的QDs用乙醇沉淀，通过离心(8000rpm，5分钟)分离。将该乙醇沉淀-离心分离过程重复三次。最后，将制备好的MPA-QDs在真空中干燥。实施例2用硫代甘油包覆Mn掺杂ZnS的量子点的操作为：1.0MZnSO4·7H2O(5.0mL)，0.1MMn(CH3COO)2·4H2O(1.5mL)的溶液在室温下搅拌，获得Mn2+掺杂的量子点；再与1.0M硫代甘油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基酸调控量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法，其特征在于，用稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点，与氨基酸结合，加入待测金属离子的溶液，进行荧光检测；其中，所述氨基酸为谷氨酰胺、精氨酸中的一种或两种。

【技术特征摘要】
1.一种氨基酸调控量子点荧光阵列传感器对金属离子的检测方法，其特征在于，用稳定剂修饰Mn掺杂ZnS的量子点，与氨基酸结合，加入待测金属离子的溶液，进行荧光检测；其中，所述氨基酸为谷氨酰胺、精氨酸中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述用稳定剂修饰，为用硫代甘油包覆、或用巯基丙酸封端。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述Mn掺杂ZnS的量子点采用成核掺杂法在有机相中合成：ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合的溶液在室温下搅拌，提供掺杂量子点的Mn2+；调节pH值至10.0～10.5；在气体保护条件下，并用N2鼓泡30分钟；将Na2S快速加入混合溶液中，将混合物回流反应。4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，按Mn、Zn的摩尔计，ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合的溶液中Mn：Zn为0.1～5：5；所述回流反应的时间为15～25小时；回流反应后冷却至室温，通过加入乙醇和离心从水溶液中分离产物，用乙醇洗涤并在室温下真空干燥。5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，ZnSO4和Mn(CH3COO)2混合后，再与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘月英，景文杰，王飞扬，贺刘莹，杨广才，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11