一种比率型荧光分子印迹纸芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种比率型荧光分子印迹纸芯片及其制备方法和应用，属于材料科学与工程和微流控芯片技术领域，包括以下步骤：将CDs和APTES‑NBD偶联物荧光材料依次修饰在纤维素纸表面，利用表面印迹技术在纤维素纸表面形成苯醚甲环唑印迹孔穴，制得荧光分子印迹纸，将荧光分子印迹纸固定在具有三维结构的微流控基底上，即得到比率型荧光分子印迹纸芯片；本发明专利技术实现对于农药苯醚甲环唑的快速检测，发展了一种具有低毒、便携、高效、经济等特性的微流控快速检测纸芯片。

A ratio type fluorescent molecularly imprinted paper chip and its preparation and Application

The invention provides a ratio type fluorescent molecularly imprinted paper chip and its preparation method and application, belonging to the field of material science and engineering and microfluidic chip technology, which comprises the following steps: successively modifying CDs and APTES \u2011 NBD coupling fluorescent materials on the surface of cellulose paper, forming Difenoconazole imprinted holes on the surface of cellulose paper by surface imprinting technology, and preparing fluorescent molecules The imprinted paper is fixed on a microfluidic substrate with a three-dimensional structure to obtain a ratio type fluorescent imprinted paper chip; the invention realizes the rapid detection of Difenoconazole, and develops a microfluidic fast detection paper chip with low toxicity, portability, high efficiency, economy and other characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种比率型荧光分子印迹纸芯片及其制备方法和应用
本专利技术属于材料科学工程和微流控芯片
，具体涉及一种比率型荧光分子印迹纸芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
碳量子点(CDs)是一种碳基零维材料，由极少分子或原子组成的纳米团簇，近似球型且直径＜10nm，碳量子点的结构和组成决定了它们性质的多样性，碳量子点在紫外光区有较强的吸收峰，并且在可见光区域有长拖尾，大多数吸收峰带集中在260～320nm，通常表现出荧光最大发射波长、激发波长依赖性等光学特征；具有良好水溶性的碳量子点在光照下，其自身会发出明亮的荧光，且光学稳定性很好，这也成为碳量子点应用最广泛的性质。作为新型的绿色纳米材料，碳量子点具有良好的荧光特性和量子效应，相比传统的半导体量子点，具有毒性低，绿色环保等优点，且具有上转换荧光特性、激发波长和发射波长的可调控性、较高的稳定性与抗光漂白性等优良性质。虽然碳量子点具有较好的荧光特性，但是单纯就碳量子点本身而言，作为荧光探针，其最大的缺点就是选择性较差。另外，现有技术中荧光探针一般只根据一种荧光信号变化进行检测，容易导致测量值和真实值之间存在误差的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种比率型荧光分子印迹纸芯片及其制备方法和应用，解决了上述技术问题。本专利技术的第一个目的是提供一种比率型荧光分子印迹纸芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将CDs和APTES-NBD(3-氨丙基三乙氧基硅烷/硝基苯并-2-氧杂-1,3二唑)偶联物荧光材料依次修饰在纤维素纸表面，之后利用表面印迹技术在纤维素纸表面形成苯醚甲环唑印迹孔穴，制得荧光分子印迹纸，将荧光分子印迹纸固定在具有三维结构的微流控基底上，即得到比率型荧光分子印迹纸芯片。优选地，所述的比率型荧光分子印迹纸芯片的制备方法，具体包括以下步骤：S1：采用一步水热法制备CDs，并将CDs进行氨基酸修饰，将修饰后的CDs通过酰胺键接枝于氨基化纤维素纸表面，合成镶嵌有CDs的纤维素荧光纸；S2：将APTES-NBD偶联物修饰于S1制得的镶嵌有CDs的纤维素荧光纸上，制得纤维素荧光纸；在纤维素荧光纸上合成具有苯醚甲环唑的印迹层，完全除去模板苯醚甲环唑后形成苯醚甲环唑印迹孔穴，得到荧光分子印迹纸；S3：将S2荧光分子印迹纸固定在具有三维结构的微流控基底上，形成比率型荧光分子印迹纸芯片。优选地，所述S1镶嵌有CDs的纤维素荧光纸具体是通过以下步骤制得：S11：将叶酸粉末加至水中，搅拌均匀，170-190℃下反应2-3h，自然冷却制得CDs粗品；将合成的CDs粗品经滤膜过滤和过柱纯化，制得纯品CDs溶液；所述叶酸：水用量为0.0025～0.00375g：1mL；S12：将L-半胱氨酸加入S11合成的纯品CDs溶液中，避光条件下，36-38℃恒温反应35-45min，制得氨基酸修饰CDs溶液；所述L-半胱氨酸：纯品CDs溶液用量比为0.3564～0.7128g：1L；S13：将纤维素纸浸入质量分数为0.2％的盐酸酸化，并置于质量分数为50％的乙醇和APTES构成的混合液中，振荡2-3h，洗净，制得氨基化纤维素纸；乙醇和APTES用量比为1mL：10μL；S14：将EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)质量浓度为20mg/mL的EDC/MES溶液加至S12制得的氨基酸修饰CDs溶液中，混合均匀，制得混合溶液；将S13制得的氨基化纤维素纸浸入混合溶液中，并加入NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)质量浓度为20mg/mL的NHS/MES溶液，静置0.5-1.5h后，避光振荡12-14h，制得镶嵌有CDs的纤维素荧光纸；氨基酸修饰CDs溶液：EDC/MES溶液：NHS/MES溶液体积比为1.3-1.5:1:1。优选地，所述S2中荧光印迹纸具体是通过以下步骤制得：S21：将NBD加入质量分数为50％的乙醇，并加入APTES，搅拌条件下反应9-11h，制得APTES-NBD偶联物；NBD：乙醇用量比为1g：10L,乙醇：APTES用量比为1mL：3.68-4.5μL；S22：将S1制得的镶嵌有CDs的纤维素荧光纸浸入质量分数为50％的乙醇和TEOS(正硅酸乙酯)构成的混合物中，避光振荡3-5h，加入S21制得的APTES-NBD偶联物和苯醚甲环唑，避光振荡25-35min后，加入氨水和第二批TEOS，避光振荡4-6h，洗脱、清洗后，制得荧光印迹纸；混合物中乙醇：TEOS用量比为1mL：2.4-2.67μL，乙醇：APTES-NBD偶联物体积比为：18.78-20.83:1，苯醚甲环唑和APTES-NBD偶联物用量比为7.88-11.79g：1L，乙醇和氨水用量比为1mL：4.4-6μL；氨水和第二批TEOS体积比为2:1。优选地，所述S3中具有三维结构的微流控基底为纤维素纸折叠得到的三层微流控纸芯片。本专利技术的第二个目的是提供一种由上述制备方法制得的比率型荧光分子印迹纸芯片。本专利技术的第三个目的是提供上述比率型荧光分子印迹纸芯片在农药苯醚甲环唑检测方面的应用。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果:(1)本专利技术结合量子点技术、表面分子印迹技术和纸芯片技术，制备了比率型荧光分子印迹纸芯片，经过上述方法提高了CDs的选择性，可用于苯醚甲环唑的高效识别与快速检测；另外，不同于其它纸芯片产品，该产品接枝有两种不同颜色的荧光材料，分别为蓝色CDs和绿色APTES-NBD偶联物，通过在一种波长的激发下，同时测定两个发射峰的荧光强度，根据两个荧光信号的比值来检测目标分子，解决只根据一种荧光信号变化进行检测时易出现测量值和真实值之间存在误差的问题，实现内在的自我校正，从而降低甚至消除一些难以控制的其他因素的影响，从而得到更精确的结果；(2)纸芯片上接枝的两种荧光材料中，其中一种为碳量子点，经过试验证明碳量子点不同于CdSe及CdTe等量子点，CDs对细胞几乎没有毒性，本专利技术发展了一种低毒性、环境友好型的纸芯片；(3)除此之外，微流控纸芯片具有便携、高效和经济等特性，实现对苯醚甲环唑的快速检测，极大地符合了当前食品安全领域快速检测的需要。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的比率型荧光分子印迹纸芯片制备过程；图2为本专利技术实施例1提供的不同浓度的CDs对HMC细胞的MTT毒性作用；图3为本专利技术实施例1提供的不同浓度的CDs-Cys对HMC细胞的MTT毒性作用；图4为本专利技术实施例1提供的含有荧光材料的细胞数量检测；A：PBS对照组；B：CDs组；C：PBS对照组；D：CDs-Cys；图5为本专利技术实施例1提供的红外光谱；其中a：普通纤维素纸；b：纤维素荧光纸；c：荧光分子印迹纸；d：NIP；图6为本专利技术实施例1提供的比率型荧光分子印迹纸芯片制备过程中的SEM图；其中A：普通纤维素纸；B：CDs荧光纸；C：CDs和NBD-APTESC荧光纸：D：荧光分子印迹纸；图7是本专利技术实施例1提供的不同浓度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比率型荧光分子印迹纸芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将CDs和APTES-NBD偶联物依次修饰在纤维素纸表面，之后利用表面印迹技术在纤维素纸表面形成苯醚甲环唑印迹孔穴，制得荧光分子印迹纸，将荧光分子印迹纸固定在具有三维结构的微流控基底上，即得到比率型荧光分子印迹纸芯片。/n

【技术特征摘要】
1.一种比率型荧光分子印迹纸芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将CDs和APTES-NBD偶联物依次修饰在纤维素纸表面，之后利用表面印迹技术在纤维素纸表面形成苯醚甲环唑印迹孔穴，制得荧光分子印迹纸，将荧光分子印迹纸固定在具有三维结构的微流控基底上，即得到比率型荧光分子印迹纸芯片。


2.根据权利要求1所述的比率型荧光分子印迹纸芯片的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：采用一步水热法制备CDs，并将CDs进行氨基酸修饰，将修饰后的CDs通过酰胺键接枝于氨基化纤维素纸表面，合成镶嵌有CDs的纤维素荧光纸；
S2：将APTES-NBD偶联物修饰于S1制得的镶嵌有CDs的纤维素荧光纸上，制得纤维素荧光纸；在纤维素荧光纸上合成具有苯醚甲环唑的印迹层，完全除去模板苯醚甲环唑后形成苯醚甲环唑印迹孔穴，得到荧光分子印迹纸；
S3：将S2荧光分子印迹纸固定在具有三维结构的微流控基底上，形成比率型荧光分子印迹纸芯片。


3.根据权利要求2所述的比率型荧光分子印迹纸芯片的制备方法，其特征在于，所述S1镶嵌有CDs的纤维素荧光纸具体是通过以下步骤制得：
S11：将叶酸粉末加至水中，搅拌均匀，170-190℃下反应2-3h，自然冷却制得CDs粗品；将合成的CDs粗品经滤膜过滤和过柱纯化，制得纯品CDs溶液；所述叶酸和水用量比为0.0025～0.00375g：1mL；
S12：将L-半胱氨酸加入S11合成的纯品CDs溶液中，避光条件下，36-38℃恒温反应35-45min，制得氨基酸修饰CDs溶液；所述L-半胱氨酸和纯品CDs溶液用量比为0.3564～0.7128g：1L；
S13：将纤维素纸浸入质量分数为0.2％的盐酸中酸化，之后置于质量分数为50％的乙醇和APTES构成的混合液中，振荡2-3h，洗净，制得氨基化纤维素纸；乙醇和APTES用量比为1mL：10μL；
S14...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠，秦潇潇，马昕，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61