CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、制备方法及应用技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、制备方法及应用，制备方法包括以下步骤：将柠檬酸和乙二胺用去离子水混合反应透析后得碳量子点溶液；加入氨水‑无水乙醇溶液和正硅酸四乙酯反应后再加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷反应；加入混匀后的1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、N‑羟基琥珀酰亚胺溶液和11‑巯基十一酸稳定的AuNCs溶液的混合液，反应后得CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针。本发明专利技术的比率荧光探针对Cu

【技术实现步骤摘要】
CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、制备方法及应用
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、制备方法及应用。
技术介绍
铜是人体必需的微量元素，在许多依赖铜平衡的生理过程中起着关键作用。然而，如果铜过多，它可以导致氧化应激和扰乱细胞内环境稳定，导致各种疾病，包括威尔逊，门克斯，阿尔茨海默氏症，帕金森氏症，和肾脏损害。事实上，由于Cu2+在工农业中的广泛应用，水中Cu2+的监测(允许浓度为1.3ppm，～20μM)是一个具有挑战性的问题。碱性磷酸酶(ALP)是一种重要的生物标志物，也是临床诊断中常用的监测酶。碱性磷酸酶是一种膜结合酶，广泛存在于生物体组织中，负责去除核酸、蛋白质和小分子的磷酸基团，它还在信号传递和细胞内过程的调节中发挥重要作用，包括细胞生长、凋亡和信号传递途径。血清碱性磷酸酶(ALP)水平的异常变化与骨病、糖尿病、乳腺癌、前列腺癌、肝炎等多种疾病密切相关。因此，Cu2+和ALP的同时检测对环境污染和人类健康具有重要意义。到目前为止，已经发展了多种检测ALP活性的方法，包括比色法、色谱法、电化学、化学发光和表面增强共振拉曼散射。在这些方法中，基于荧光的技术由于其高灵敏度、方便性和所需的廉价设备而特别吸引人。基于有机染料、共轭聚电解质和无机半导体量子点(QDs)，已经发展了多种荧光检测ALP的方法。但这些方法普遍存在有机染料溶解性差、光稳定性差、共轭聚电解质制备工艺繁琐、量子点毒性大等缺点。因此，它们的实际应用受到极大的限制。此外，许多方法对检测人血清中碱性磷酸酶(ALP)水平不够敏感。这些方法大多依赖于检测系统中单一荧光强度的变化。由于探针浓度和环境参数(如pH、温度和离子强度)的干扰，这种单通道荧光分析可能提供假阳性信号并具有较低的灵敏度。为了克服这些缺点，发展了比率荧光技术。这种方法包括同时检测两个独立发射波长的强度比，这可以作为对环境干扰的内置校正。比率荧光分析的信号变化很容易通过颜色变化被肉眼观察到。综上所述，有必要设计合成新的比率荧光探针材料，以提供足够的灵敏度和低毒性，以及简单的制备方法进行碱性磷酸酶(ALP)的高灵敏可视化测定方法，具有广阔应用前景。
技术实现思路
本专利技术的比率荧光探针对Cu2+的检测限低至0.013μmol/L，对碱性磷酸酶的检测限低至0.05U/L，在Cu2+和碱性磷酸酶的检测中具有实际应用价值。本专利技术的目的是提供一种CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针的制备方法，包括以下步骤：S1，将柠檬酸和乙二胺用去离子水混合，然后150-250℃下反应6-24h，自然冷却后进行溶液透析，得碳量子点溶液；S2，在S1碳量子点溶液中依次加入氨水-无水乙醇溶液和正硅酸四乙酯，混匀并反应2-6h，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌下反应6-12h，经离心保留沉淀，洗涤后得氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒；S3，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺溶液和11-巯基十一酸稳定的AuNCs溶液混合，混匀后加入S2中氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒，搅拌均匀后离心取上清液，得CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针。优选地，S1中柠檬酸和乙二胺的用量摩尔比为1:2-6，反应温度为200℃，反应时间为6-12h，透析截留的分子量大小为8000-10000。优选地，S2中碳量子点溶液、氨水-无水乙醇溶液、正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为：0.2-0.4mL:1mL:50-150μL:50-150μL，离心转速为10000-12000r/min，时间为20min。优选地，S3中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒、11-巯基十一酸稳定的AuNCs溶液的用量比为：1mol:2-4mol:10mg:20mg。一种利用上述制备方法制得的CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针。上述CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针在Cu2+可视化检测中的应用。上述CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针在Cu2+可视化检测中的应用，检测步骤如下：在CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针中加入含Cu2+的待检溶液，用去离子水稀释至比率探针浓度为25mg/mL；在波长340nm激发下记录荧光发射峰在400-650nm范围内的荧光强度，计算荧光强度比值F441/F597；根据荧光强度比值F441/F597与Cu2+浓度的标准曲线得到待侧溶液中Cu2+的浓度。优选地，含Cu2+的待检溶液为工业废水、湖水、矿泉水中的一种。上述CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针在碱性磷酸酶可视化检测中的应用。上述CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针在碱性磷酸酶可视化检测中的应用，检测步骤如下：在CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针中加入含Cu2+的盐溶液和焦磷酸盐溶液，得Cu2+、PPi和比率荧光探针的复合物，加入含碱性磷酸酶的待测液；其中，CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、Cu2+溶液和焦磷酸盐溶液的用量比为：1mL:含Cu2+为2μmol:含焦磷酸盐12.5μmol；在波长340nm激发下记录荧光发射峰在400-650nm范围内的荧光强度，计算荧光强度比值F441/F597；根据荧光强度比值F441/F597与碱性磷酸酶浓度的标准曲线得到待侧溶液中碱性磷酸酶的浓度。本专利技术原理：将11-巯基十一酸(11-MUA)稳定的AuNCs与氨基功能化的CDs/SiO2纳米粒子表面共价连接，合成了比率荧光探针，Cu2+与11-MUA的配位作用可使AuNCs的荧光猝灭，而CDs的荧光对Cu2+不敏感可作为参比信号，加入焦磷酸盐(PPi)后，AuNCs荧光恢复，在碱性磷酸酶(ALP)存在下，PPi被催化水解为磷酸酯(Pi)，由于Pi对Cu2+的亲和力较弱，因此，Cu2+被再次释放出来，AuNCs的荧光再次被猝灭。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)以柠檬酸和乙二胺为碳源，制备发蓝色荧光的碳量子点，利用正硅酸四乙酯的水解将碳量子进行包埋，并用3-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行氨基功能化修饰，使其作为内参信号材料，在此基础上，将11-巯基十一酸(11-MUA)稳定的AuNCs通过酰胺键连接到包埋碳量子点的二氧化硅颗粒表面，形成比率荧光探针。可克服探针浓度，环境参数(如pH、温度和离子强度)的干扰和单一荧光信号灵敏度低的缺点，提高检测的灵敏度和准确度。(2)Cu2+使比率荧光探针中AuNCs荧光猝灭，PPi与Cu2+通过强的络合能力使AuNCs荧光恢复，碱性磷酸酶(ALP)使PPi被催化水解为磷酸根离子(Pi)，由于Pi对Cu2+的亲和力较弱，因此，Cu2+被再次释放出来，AuNCs的荧光再次被猝灭，这种开关开型的荧光探针可实现对Cu2+和ALP的同时检测。(3)比率荧光探针具有高灵敏度、低毒性和高选择性，对Cu2+的检测限低至0.013μmol/L，对碱性磷酸酶的检测限低至0.05U/L，能应用于实际矿泉水中Cu2+和人血清中ALP的检测，具有广阔应用前景。附图说明图1是实施例1中CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针制备过程各物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将柠檬酸和乙二胺用去离子水混合，然后150‑250℃下反应6‑24h，自然冷却后进行溶液透析，得碳量子点溶液；S2，在S1碳量子点溶液中依次加入氨水‑无水乙醇溶液和正硅酸四乙酯，混匀并反应2‑6h，再加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌下反应6‑12h，经离心保留沉淀，洗涤后得氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒；S3，将1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、N‑羟基琥珀酰亚胺溶液和11‑巯基十一酸稳定的AuNCs溶液混合，混匀后加入S2中氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒，搅拌均匀后离心取沉淀，得CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针。

【技术特征摘要】
1.一种CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将柠檬酸和乙二胺用去离子水混合，然后150-250℃下反应6-24h，自然冷却后进行溶液透析，得碳量子点溶液；S2，在S1碳量子点溶液中依次加入氨水-无水乙醇溶液和正硅酸四乙酯，混匀并反应2-6h，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌下反应6-12h，经离心保留沉淀，洗涤后得氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒；S3，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺溶液和11-巯基十一酸稳定的AuNCs溶液混合，混匀后加入S2中氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒，搅拌均匀后离心取沉淀，得CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针。2.如权利要求1所述的CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针的制备方法，其特征在于，S1中柠檬酸和乙二胺的用量摩尔比为1:2-6，反应温度为200℃，反应时间为6-12h，透析截留的分子量大小为8000-10000。3.如权利要求1所述的CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针的制备方法，其特征在于，S2中碳量子点溶液、氨水-无水乙醇溶液、正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为：0.2-0.4mL:1mL:50-150μL:50-150μL，离心转速为10000-12000r/min，时间为20min。4.如权利要求1所述的CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针的制备方法，其特征在于，S3中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、氨基修饰的包埋碳量子点的二氧化硅颗粒、11-巯基十一酸稳定的AuNCs溶液的用量比为1mol:2-4mol:10mg:20mg。5.一种利用权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海舰，
申请(专利权)人：潍坊科技学院，
类型：发明
国别省市：山东,37