稀土比率荧光探针的制备方法及其Cu技术

本发明专利技术公开了一种稀土比率荧光探针的制备方法及其Cu2+检测应用，属于环境检测技术领域。以鲁米诺(luminol)和单磷酸鸟苷(GMP)为双配体，以稀土离子Tb3+为发光中心离子，通过luminol、GMP和Tb3+之间的自聚合配位作用，建立luminol‑Tb‑GMP荧光探针制备方法。luminol‑Tb‑GMP荧光探针兼具luminol和Tb3+的双荧光信号，在同一激发波长下同时发射luminol和Tb3+的双荧光信号。当Cu2+存在时，luminol和GMP对Cu2+有强配位作用，阻止了电子由GMP的氨基向Tb3+传递，导致Tb3+的荧光猝灭，而luminol的荧光强度则不变，建立基于luminol和Tb3+的荧光信号比率的Cu2+检测方法。此外，随着Cu2+浓度的增加，Tb3+的绿色荧光逐渐减弱，而luminol的蓝色荧光逐渐显现，据此还可实现对Cu2+的可视化检测。luminol‑Tb‑GMP荧光探针还可应用于环境水样和生物样品中Cu2+的灵敏检测。

Preparation of rare earth ratio fluorescent probe and its Cu

The invention discloses a preparation method of rare earth ratio fluorescent probe and its Cu2+ detection application, belonging to the technical field of environmental detection. Luminol Tb GMP fluorescent probe was prepared by self-polymerization of luminol, GMP and Tb3 + with luminol (luminol) and guanosine monophosphate (GMP) as the ligand and Tb3 + as the luminescent central ion. The luminol_Tb_GMP fluorescent probe has both luminol and Tb3+ double fluorescence signals, and emits both luminol and Tb3+ double fluorescence signals at the same excitation wavelength. When Cu2+ exists, luminol and GMP have strong coordination effect on Cu2+ and prevent electron from transferring from GMP amino group to Tb3 +, resulting in fluorescence quenching of Tb3 +, while luminol fluorescence intensity remains unchanged. A fluorescence detection method based on luminol and Tb3 + fluorescence signal ratio is established. In addition, with the increase of Cu2+ concentration, the green fluorescence of Tb3+ gradually weakens, and the blue fluorescence of luminol gradually appears. Therefore, the visual detection of Cu2+ can be realized. The fluorescence probe of luminol Tb GMP can also be applied to the sensitive detection of Cu2+ in environmental water and biological samples.

【技术实现步骤摘要】
稀土比率荧光探针的制备方法及其Cu2+检测应用
本专利技术涉及一种稀土比率荧光探针的制备方法及其Cu2+检测应用，属于环境检测

技术介绍
稀土配位聚合物(Ln-CPs)具有高荧光量子产率、长荧光寿命、大stoke位移、线状发射光谱以及组成成分和纳米尺寸可调等优异的光学性能，受到越来越多的关注。近年来，基于Ln-CPs的荧光探针广泛应用于小分子、阳离子、阴离子、温湿度和pH等传感(Real-timeRatiometricFluorescentAssayforAlkalinePhosphataseActivitywithStimulusResponsiveInfiniteCoordinationPolymerNanoparticles，AnalyticalChemistry,2015,87,3080-3086)。研究表明，构成Ln-CPs的桥联配体大部分是合成的有机分子，这些有机配体往往制备方法复杂、水溶性和生物兼容性差，甚至一些有机配体还具有生物毒性。因此，采用具有生物兼容性的配体与稀土金属离子(Ln3+)配位制备Ln-CPs，将有利于进一步拓展其在生物研究领域的应用。核苷酸分子是生物体内重要的生物物质，具有生物兼容性好、原料易得、成本低廉、制备过程简单、结构多样化以及丰富的金属离子配位位点等生物分子配体的诸多优点，尤其是核苷酸分子中的磷酸基团对Ln3+具有很强的亲和性，易与Ln3+进行自组装。然而，传统的核苷酸稀土荧光探针多为单配体单荧光信号调节探针，容易受到环境波动等因素的干扰，从而限制了实际应用。尚未见室温下快速、环保的方法掺入鲁米诺(luminol)作为第二配体合成双配体稀土荧光探针luminol-Tb-GMPCPNPs的报道。铜是动物和植物体内重要且必须的微量元素，同时也是很多生物体中蛋白酶的重要辅酶因子。然而，Cu2+浓度过高则具有高毒性并对中枢神经系统产生损伤，进而引起威尔逊疾病和老年痴呆症等神经性疾病，高浓度的Cu2+还能诱导肠胃扰动以及肝脏或肾脏的损伤。Cu2+的检测方法很多，如原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子质谱法、电化学法、动态光散射法、拉曼散射法以及荧光法(Fluorescentgoldclustersasnanosensorsforcopperionsinlivecells,C.V.Durgadas,C.P.Sharma,K.Sreenivasan,Analyst,2011,136,933-940.)等。其中，荧光法具有高灵敏度、简单、仪器成本低等特点，使得基于荧光的Cu2+检测方法有良好的应用前景。目前，对Cu2+的荧光响应大多基于单荧光猝灭探针，常常受光源或检测器漂移或者复杂样品环境因素影响等的限制。比率荧光探针可以避免以上问题并在近年受到极大的关注(Two-PhotonProbeforCu2+withanInternalReference:QuantitativeEstimationofCu2+inHumanTissuesbyTwo-PhotonMicroscopy,AnalyticalChemistry2014,86,5353-5359.)。两个发射峰分开的探针的荧光强度之比，可修正环境干扰并排除激发光强度波动的影响，因而提高定量分析的精确度。所以，发展Cu2+比率荧光检测方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种稀土比率荧光探针的制备方法及其Cu2+检测应用，该方法制备稀土比率荧光探针具有简单、快速、环境友好的特点，且可实现对Cu2+的比率荧光法和可视化双检测，对Cu2+具有灵敏度高和选择性好的优点，还可用于环境水样以及复杂生物样品中Cu2+的检测。本专利技术实现步骤为：一种稀土比率荧光探针的制备方法，其特征在于，将40μL10mM鲁米诺溶液与90μL100mM单磷酸鸟苷溶液混合，充分搅拌30分钟，再加入100μL100mM的Tb(NO3)3·6H2O溶液，继续搅拌反应30分钟，得到乳白色絮状沉淀；将乳白色絮状沉淀在12000rpm转速下离心，得到的沉淀用超纯水洗净后再次离心，反复3次，将得到的沉淀溶于1mL超纯水中，制成稀土比率荧光探针溶液。本专利技术还涉及稀土比率荧光探针对Cu2+的检测应用，其方法为：将10μL稀土比率荧光探针溶液、40μL10mMpH9.0Tris-HCl缓冲溶液和不同浓度的Cu2+溶液混合，用超纯水稀释至溶液总体积为200μL，在37℃反应30分钟，采用荧光分光光度计测量在激发波长为290nm时溶液的荧光光谱，并根据不同浓度的Cu2+与对应的鲁米诺与Tb3+的荧光信号强度之间的比值的线性关系来实现对Cu2+的高灵敏和选择性检测，或在波长为253.7nm的紫外灯照射下，观察稀释后溶液颜色的变化来实现对Cu2+的快速可视化分析。本专利技术制备得到的稀土比率荧光探针溶液应用于Cu2+的检测时，稀土比率荧光探针同时发射鲁米诺和稀土Tb3+的双荧光信号；随着Cu2+浓度的增加，鲁米诺在430nm处的荧光强度不变，Tb3+在547nm处的荧光强度逐渐减弱，则鲁米诺和Tb3+的荧光信号比率F430/F547逐渐增大，根据F430/F547可实现对Cu2+的高灵敏和选择性检测；此外，将稀土比率荧光探针溶液、10mMpH9.0Tris-HCl缓冲溶液和不同浓度的Cu2+溶液混合，在37℃反应30分钟，在波长为253.7nm的紫外灯照射下，观察溶液颜色的变化；稀土比率荧光探针溶液呈Tb3+的绿色，随着Cu2+浓度的增加，Tb3+的绿色逐渐减弱，而鲁米诺的蓝色逐渐显现，根据溶液颜色变化可实现对Cu2+的快速可视化分析。本专利技术制得的稀土比率荧光探针溶液应用于Cu2+的具体检测时，Cu2+浓度在0.01-80μM范围内时，浓度的Cu2+对应的荧光信号强度的比值呈良好的线性，检出限为4.2nM。本专利技术的有益效果为：本专利技术以鲁米诺和生物分子单磷酸鸟苷为双配体，以稀土离子Tb3+为发光中心离子，通过luminol、GMP和Tb3+之间的自聚合配位作用，建立简单、快速、绿色的luminol-Tb-GMP荧光探针制备方法；本专利技术方法制备的luminol-Tb-GMP荧光探针兼具luminol和Tb3+的双荧光信号，在同一激发波长下可同时发射luminol和Tb3+的双荧光信号，其中，当Cu2+存在时，luminol和GMP对Cu2+的强配位作用，阻止了电子由GMP的氨基向Tb3+传递，导致Tb3+的荧光猝灭，而luminol的荧光强度不变，随着Cu2+浓度的增加，luminol在430nm处的荧光强度与Tb3+在547nm处的荧光强度的比值F430/F547逐渐增大，根据F430/F547可实现对Cu2+的高灵敏和选择性检测，双荧光比率法可修正环境干扰并排除激发光强度的波动，可大大改善对Cu2+定量分析的精确性；此外，随着Cu2+浓度的增加，在波长为253.7nm的紫外灯照射下，Tb3+的绿光逐渐减弱，而luminol的蓝光逐渐显现，据此还可实现对Cu2+的可视化检测。本专利技术方法可用于环境水样以及复杂生物样品中Cu2+的检测。附图说明图1是(a)luminol,(b)luminol-Tb,(c)GMP-Tb,(d)luminol-Tb-GMP,(e)l本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.稀土比率荧光探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将鲁米诺溶液与90μL 100mM单磷酸鸟苷溶液混合，充分搅拌30分钟，再加入100μL100mM的Tb(NO3)3·6H2O溶液，继续搅拌反应30分钟，得到乳白色絮状沉淀；将乳白色絮状沉淀在12000rpm转速下离心，得到的沉淀用超纯水洗净后再次离心，反复3次，将得到的沉淀溶于1mL超纯水中，制成稀土比率荧光探针溶液。

【技术特征摘要】
1.稀土比率荧光探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将鲁米诺溶液与90μL100mM单磷酸鸟苷溶液混合，充分搅拌30分钟，再加入100μL100mM的Tb(NO3)3·6H2O溶液，继续搅拌反应30分钟，得到乳白色絮状沉淀；将乳白色絮状沉淀在12000rpm转速下离心，得到的沉淀用超纯水洗净后再次离心，反复3次，将得到的沉淀溶于1mL超纯水中，制成稀土比率荧光探针溶液。2.如权利要求1所述的稀土比率荧光探针的制备方法，其特征在于，所述鲁米诺溶液的浓度为40μL10mM。3.权利要求1中制备的稀土比率荧光探针对Cu2+的检测应用，其特征在于，方法为：将10μL稀土比率荧光探针溶液、40μL10mMTris-HCl缓冲溶液和不同浓度的Cu2+溶液混合，用超纯水稀释至溶液总体积为200μL，在37℃反应30分钟，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建丁，童圆君，梁汝萍，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36