一种应用于检测谷胱甘肽的功能化的碳点制造技术

本发明专利技术一种应用于检测谷胱甘肽的功能化的碳点提供了一种检测谷胱甘肽的荧光化学传感器及其制备方法，属于纳米材料制备和化学分析技术领域。本发明专利技术以柠檬酸、二乙烯三胺通过一步水热的方法，制备了表面含有氨基碳点，然后用溴乙酰溴功能化该碳点。所制备的功能化的荧光碳点平均直径为5.5nm，功能化之后的碳点无荧光，当加入谷胱甘肽之后荧光恢复，从而可实现细胞中的谷胱甘肽的特异性识别和检测，且灵敏度高，适用于细胞内环境检测，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于检测谷胱甘肽的功能化的碳点
：本专利技术属于化学领域中利用荧光碳纳米点对谷胱甘肽的检测。
技术介绍
：谷胱甘肽(GSH)作为低分子量脂肪族硫醇是非常重要的，其存在于几乎所有的细胞中并引导多种细胞过程，并且在引导哺乳动物系统中的许多生理和病理过程中发挥着关键作用。人体的GSH的异常水平可以影响到许多细胞功能作用，包括细胞内氧化还原活性的维持、信号转导、基因调控和肝脏损伤，并与癌症、阿尔茨海默氏症和不同种类的心血管疾病等疾病密切相关。然而，半胱氨酸(Cys)和高半胱氨酸(Hcy)具有和GSH一样的硫醇结构，它们的结构是相似的，所以使它们难以区分开来。因此，开发出能够快速、灵敏和选择性检测三种氨基酸的方法是非常重要的，特别是可以区分这三种物质的方法。荧光探针由于其灵敏度高、特异性高、实时检测和操作简单等独特优点，已被用于检测硫醇结构。用于检测GSH、Cys和Hcy的荧光探针已经被广泛使用，包括香豆素衍生物、罗丹明衍生物、半导体量子点(QDs)、纳米团簇、碳点(CDs)等。用于检测GSH、Cys和Hcy的反应具有多种，诸如迈克尔加成、环化、配位置换和裂解反应。几年前，基于Cys、Hcy与醛或丙烯酸酯的环化反应的探针的开发，显示出纳米颗粒对Cys和Hcy的选择性。此外，基于两种反应的扩展，本专利技术开发了用于区别检测GSH、Cys和Hcy的特异性荧光探针。随后，通过使用卤素取代环化反应而不是丙烯酸酯反应的加成环化来改性有机荧光探针，此有机荧光探针可直接用于检测GSH、Cys和Hcy。然而，很少有无机荧光探针可以直接区分GSH、Cys和Hcy，并且主要通过开启过程在整个探针-M2+复合体系(M＝Hg、Cu和Pb)中用硫醇来检测氨基酸。在无机荧光探针中，作为荧光传感器的CDs由于其优异的荧光特性，如光学稳定性和激发依赖发射性，特别是良好的生物相容性，使其受到研究人员越来越广泛地关注，由于其细胞毒性低，使得它在现代生物成像，分子检测和光催化中的具有潜在的应用。CDs的表面含有羧基和氨基官能团等。含有卤素(Cl，Br和I)的荧光探针不发荧光，卤素也是众所周知的荧光猝灭剂，这是由于重原子效应。卤素基团可以被-SH所取代，导致其明显的荧光增强。考虑到这些，我们设计和合成了富含氨基的CDs，然后通过共价连接溴乙酰溴分子，以形成溴乙酰溴功能化CDs(CDs-Br)荧光探针，基于CDs的优异荧光性质，该探针能够用于检测GSH、Cys和Hcy基于卤素取代环化和内电荷转移(ICT)过程。结果表明，基于这种卤素探针，特别是针对大多数基于醛或丙烯酸酯的荧光探针在磷酸盐缓冲盐水(PBS)水溶液中区分检测GSH、Hcy和Cys中的GSH，从而为在生物系统中研究GSH相关的生理过程和疾病创造了机会。此外，该荧光探针可以区分它们，并且已经成功应用于监测活细胞中的GSH。
技术实现思路
：本专利技术改进了现有检测方法毒性高、生物相容性差、水溶性不好和选择性差等缺点，实现了利用功能化的荧光碳点对GSH的区别于Hcy和Cys检测。本专利技术利用这种荧光碳点(CDs)通过溴乙酰溴功能化之后，由于重原子效应导致CDs荧光的猝灭，加入-SH之后导致荧光的恢复，并且加入GSH以及Hcy和Cys的反应机理的不同实现了区别的检测GSH。用不同浓度的GSH测得不同荧光强度的数据可得到方程F/F0-1＝0.26c-0.55，其中F0为不加入GSH的荧光强度，F为GSH浓度为c时的荧光强度，相关系数为0.9943。GSH浓度范围在2.5μM到30μM。从而推算出对于GSH的检测限为0.14μM。本专利技术对上述检测过程中的干扰性因素进行了深入研究，包括温度、pH值、以及离子强度对碳点荧光强度的影响。干扰性测试是在磷酸盐缓冲溶液中进行。测试结果表明温度对荧光强度几乎没有影响，对PH值的测试中我们发现，在pH值为7.0-8.0时有最好的检测效果，这个PH值和生物体内的环境很相似，这表明了这种碳点可以在生物学领域应用。离子强度测试显示：NaCl对结果的影响也很小，这说明这种碳点可以在实际中进行很好的应用。具体实施方式实施例1本专利技术的CDs的合成：将含有柠檬酸1.26g和二乙烯三胺1.5mL的透明溶液溶解在30mL的蒸馏水中。然后将溶液转移到聚(四氟乙烯)高压反应釜(50mL)中，并在200℃下加热5小时。当反应釜自然冷却至环境温度时，通过旋转蒸发除去溶剂后，将所得固体溶解于乙醇中，通过离心(4000rpm，15分钟)除去不溶性沉淀物。对最终产物进行透析(MW＝3500Da)，从而获得CDs。本专利技术的功能化碳点(CDs-Br)的合成：将CDs(0.1g)溶于20mL氯仿中，将溶液在冰浴上冷却。三颈烧瓶配备有两个加料漏斗，一个含有溴乙酰溴(5mL)的20ml氯仿溶液，另一份含有碳酸钾(3.3g)的10mL水溶液。在30分钟内将加料漏斗内的物质同时加入到搅拌反应器中。加完后，停止冰浴，使反应在室温下继续冷却12小时。分离水层和有机层，水相用乙酸乙酯(4×100mL)萃取。然后将合并的有机层用硫酸镁干燥，真空除去溶剂，得到CDs-Br。然后使用二氯甲烷和乙醇的混合物作为洗脱剂，用硅胶柱色谱法纯化CDs-Br。终产物在真空下在50℃干燥过夜。实施例2本专利技术中使用的功能化CDs对GSH敏感性以及浓度的检测。把GSH按照浓度从0μM到200μM逐渐加入到碳点溶液中，检测荧光强度的变化以及不同GSH浓度(20μM到80μM)和荧光猝灭效率F/F0-1之间的线性关系。结果表明随着GSH的加入，荧光强度逐渐增强，说明这种碳点对于的GSH感性很好并且具有很低的检测限0.14μM。本文档来自技高网...

【技术保护点】
以柠檬酸和二乙烯三胺作为原料，通过一步水热法得到碳点CDs，并用溴乙酰溴将其功能化之后得到功能化碳点CDs‑Br，并将其应用于谷胱甘肽的检测。

【技术特征摘要】
1.以柠檬酸和二乙烯三胺作为原料，通过一步水热法得到碳点CDs，并用溴乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜范勇，李想，祖凡淋，黄祎存，许金霞，黄玉兰，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12