定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法技术

本发明专利技术提供了定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法。本发明专利技术方法包括：将植物根部清洗后干燥，涂覆带有不同表面配体的混合组分CdS/ZnS量子点的溶液；对植物根表皮进行激光诱导纳秒时间分辨荧光光谱检测，得到荧光光谱；将不同量子点的荧光光谱进行扫描，得到导数荧光光谱，建立植物根表皮中不同量子点荧光强度与浓度的标准曲线。本发明专利技术中，将纳秒时间分辨的荧光光谱法与恒基体导数同步荧光光谱法结合使用，不仅能够有效消除植物根表自发荧光信号的干扰，同时也能够实现对于植物根表皮所吸附的混合组分量子点的原位定量分析，方法准确度高、稳定性好，而且回收率、选择性优异；同时，本发明专利技术方法不会对植物造成伤害，可以进行植物活体检测。

Quantitative determination of CdS/ZnS quantum dots in plant root epidermis

The present invention provides a method for quantitatively determining CdS/ZnS quantum dots in plant root epidermis. The method of the invention includes: cleaning and drying the plant root, coating the solution of CdS/ZnS quantum dots with different surface ligands; detecting the laser-induced nanosecond time-resolved fluorescence spectrum of the plant root epidermis to obtain the fluorescence spectrum; scanning the fluorescence spectrum of different quantum dots to obtain the derivative fluorescence spectrum. To establish standard curves of fluorescence intensity and concentration of different quantum dots in plant root epidermis. In the invention, the combination of nanosecond time-resolved fluorescence spectroscopy and constant matrix derivative synchronous fluorescence spectroscopy can not only effectively eliminate the interference of spontaneous fluorescence signal on plant root surface, but also realize in-situ quantitative analysis of mixed component quantum dots adsorbed by plant root epidermis. The method has high accuracy and stability. The method has good quality, excellent recovery and selectivity, and does not cause harm to plants, and can be used for in vivo detection of plants.

【技术实现步骤摘要】
定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法
本专利技术涉及化学检测领域，具体而言，涉及定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法。
技术介绍
在过去的30年内，纳米科学取得了举世瞩目的成就。量子点(Quantumdots,QDs)作为其中一类典型的工程纳米材料(Engineerednanomaterials,ENMs)，由于其具有粒径小(2-10nm)、电子和空穴被量子限域和分立能级结构等特征，光学性能较为独特，广泛应用于单分子检测、单细胞追踪以及动物活体成像等诸多领域。随着QDs应用面的不断扩展，其生产量及进入环境的量逐年增加，由此是否带来新的环境污染物并引发新的环境问题，引发科研工作者的担忧。已有的研究证实，QDs对多种类别生物(藻类、微生物、植物、动物等)均具有潜在的危害性。如，Wu等人考察3-巯基丙酸包覆的水溶性的CdTeQDs对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)的毒性效应，证实此类QDs可诱导幼虫体内产生大量的活性氧，同时在基因水平上抑制谷氨酸、5-羟色胺和多巴胺的转运体和受体的活性，进而造成该类生物产生行为缺陷、损害其学习和记忆行为；Modlitbova等人则说明谷胱甘肽(GSH-)和3-巯基丙酸(MPA-)两种基团包覆的CdS/ZnSQDs对于浮萍(LemnaminorL.)的毒性相似，仅略低于同样Cd摩尔浓度下CdCl2溶液的毒性。为更好管控健康风险，需要深入了解QDs环境地球循环、环境归趋过程及机制。大量研究结果证实，QDs在环境-植物根界面上的交换非常活跃，被植物根系吸收的QDs可在食物链中传递与富集，是动物乃至人类环境暴露的重要途径之一。Al-Salim等人早在2011年即围绕植物根吸收QDs开展研究，证实离体黑麦草(LoliumperenneL.)、洋葱(AlliumcepaL.)和菊花(ChrysanthemumL.)根部均可不同程度的富集多种配体(甘氨酸、半胱氨酸、氨基和巯基丁二酸)的CdSe/ZnSQDs。随之，Das等人综合利用原子力显微技术(Atomicforcemicroscopy,AFM)和拉曼成像(Ramanimaging,RM)技术考察了活体糖荚豌豆(PisumsativumL.)根吸收N-乙酰半胱氨酸包覆的锰掺杂的CdS/ZnSQDs的过程，结果显示，虽然离体和活体的禾本植物吸收过程存在不同，但绝大多数此类QDs仍吸附于根表皮上，仅一小部分QDs迁移至豌豆种子。Thwala等人以综述形式介绍了ENMs(包括QDs)与高等植物之间的相互作用工作的研究进展，并得出金属QDs在植物根表(表层和浅表层)的富集及迁移过程是沉积物/水中自由溶解态和结合态QDs进入植物体的重要步骤这一结论。同时，ENMs(包括QDs)在近岸河口区域环境中通常以混合组分形式存在，且不同组分之间可能存在竞争吸附及迁移过程。因此，研究不同表面配体混合组分QDs在植物根表(表层和浅表层)的吸附、迁移过程对于全面探究植物根系吸收QDs的过程机制具有重要的意义。长期以来，紫外可见吸收光谱法是实验室中最为简便、有效和快速测定QDs含量的分析方法。然而，ENMs(包括QDs)在实际环境中的含量极低，远超出UV-Vis法的检出限。为弥补此法分析能力的不足，科研工作者通过电感耦合等离子体质谱(Inductivelycoupledplasmamassspectrometry,ICP-MS)法测定金属QDs(CdS/ZnSQDs、CdSe/ZnSQDs和CdTeQDs等)的元素组成，进而推算此类QDs在环境样品(水、沉积物和植物体)中的含量。然而，虽然ICP-MS法具有较高的金属元素分析灵敏度和选择性，但需经提取、净化和测定等一系列步骤，使该法无法定量分析植物根表(表层和浅表层)QDs的含量。此外，在实际环境或模拟生态条件下，植物根表均出现QDs金属释放的现象，而ICP-MS法作为总金属元素的测定方法，难于有效区分QDs本体与其释放出的金属元素。为研究QDs在植物根表的富集、迁移等环境过程，首先需克服上述问题、构建具备原位定量分析植物根表金属QDs能力的相关方法。鉴于此类QDs具有较高的荧光量子产率，常规荧光发射光谱作为原位定量分析的重要手段适用于检测水体和其它有机溶剂中的痕量QDs，然而，区别于其它液体基质，植物根表(表层和浅表层)存在强自发荧光信号干扰，这使得该法无法准确获得植物根表QDs的荧光光谱。研究显示，此自发荧光信号主要来自于植物根表吸附的根际分泌物、可发射荧光的根系微生物等，与QDs的荧光信号不同，此自发荧光信号的荧光寿命极短，通常小于10ns。基于此，研究人员最近利用纳秒时间分辨的荧光光谱法(Nanosecondtime-resolvedfluorescencespectramethod,NTFS)，通过扣除短寿命荧光信号的方式，初步构建了植物根表QDs的原位定量分析方法，灵敏度达到ng/g的级别。然而，截止目前，此类方法尚无法有效拆分多组分QDs荧光发射光谱，进而进行混合组分QDs的原位定量分析。因而，克服NTFS法无法分析混合组分QDs荧光光谱信号的缺陷，构建植物根表混合组分QDs的原位定量分析方法，是亟待解决的核心问题之一。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，本专利技术所述的方法能够在植物活体条件下，实现吸附于根表皮组织中混合组分量子点含量的定量测定。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，所述方法包括：(a)将模型植物的根部清洗后干燥，然后，涂覆带有不同表面配体的混合组分CdS/ZnS量子点的溶液；(b)对量子点涂覆后的模型植物根的表皮进行激光诱导纳秒时间分辨荧光光谱检测，得到相应的荧光光谱；将不同量子点的荧光光谱以基体荧光信号相同的路径进行扫描，得到导数荧光光谱，并建立植物根表皮中不同量子点荧光强度与浓度的标准曲线。优选的，本专利技术所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法步骤(a)中，所述模型植物由植物胚轴和/或植物种子在无污染基质条件下培养得到。优选的，本专利技术所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法中，所述培养为沙培种植。优选的，本专利技术所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法中，所述培养在恒温光照培养箱中进行；其中，光照强度为200μmol/m2·s，光照/黑暗循环时间为14/10h。优选的，本专利技术所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法步骤(a)中，所述模型植物的根部为带有分生区和伸长区的主根。优选的，本专利技术所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法步骤(a)中，带有不同表面配体的混合组分CdS/ZnS量子点包括：带有油酸、巯基乙胺、PEG-COOH，PEG-NH2、MPA-NH2或者MPA-COOH配体的CdS/ZnS量子点中的至少两种。优选的，本专利技术所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法步骤(b)中，还包括将量子点涂覆后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，所述方法包括：(a)将模型植物的根部清洗后干燥，然后，涂覆带有不同表面配体的混合组分CdS/ZnS量子点的溶液；(b)对量子点涂覆后的模型植物根的表皮进行激光诱导纳秒时间分辨荧光光谱检测，得到相应的荧光光谱；将不同量子点的荧光光谱以基体荧光信号相同的路径进行扫描，得到导数荧光光谱，并建立植物根表皮中不同量子点荧光强度与浓度的标准曲线。

【技术特征摘要】
1.一种定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，所述方法包括：(a)将模型植物的根部清洗后干燥，然后，涂覆带有不同表面配体的混合组分CdS/ZnS量子点的溶液；(b)对量子点涂覆后的模型植物根的表皮进行激光诱导纳秒时间分辨荧光光谱检测，得到相应的荧光光谱；将不同量子点的荧光光谱以基体荧光信号相同的路径进行扫描，得到导数荧光光谱，并建立植物根表皮中不同量子点荧光强度与浓度的标准曲线。2.根据权利要求1所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述模型植物由植物胚轴和/或植物种子在无污染基质条件下培养得到。3.根据权利要求2所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，所述培养为沙培种植。4.根据权利要求2所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，所述培养在恒温光照培养箱中进行；其中，光照强度为200μmol/m2·s，光照/黑暗循环时间为14/10h。5.根据权利要求1所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述模型植物的根部为带有分生区和伸长区的主根。6.根据权利要求1所述的定量测定植物根表皮组织中混合组分CdS/ZnS量子点的方法，其特征在于，步骤(a)中，带有不同表...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐龙，王英辉，张琳琳，王少鹏，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45