基于Fe制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Fe

Based on Fe

【技术实现步骤摘要】
基于Fe3O4@MnO2和碳点的电化学和荧光双信号传感器检测过氧化氢的方法
本专利技术属于分析检测
，具体涉及基于Fe3O4@MnO2和碳点的电化学和荧光双信号传感器检测过氧化氢的方法。
技术介绍
活性氧物种(ROS)是细胞内一类重要的信号分子，其中，过氧化氢(H2O2)因具有亲脂性，能够轻易地渗透细胞膜而进入其他细胞，这样的特性使其拥有信号分子的功能，是细胞环境中研究ROS的典型代表。H2O2主要调控DNA损伤、蛋白质合成、细胞凋亡等生理功能，此外有研究发现，H2O2也涉及伤口愈合的过程。然而，浓度过高的H2O2可以诱导细胞损伤，引起多种病理后果，包括神经退行性疾病、自身免疫性疾病、癌症等。因此，H2O2的浓度的准确监测在临床、医药、环境和食品等领域都具有重要意义。目前，H2O2的检测方法主要有化学发光法、比色法、电化学法和荧光法等，其中前两种方法具有较大的局限性，如选择性差、灵敏度低及在生物样品中应用困难等。近年来，电化学法和荧光法广泛应用于生物样品中H2O2的检测。电化学法具有灵敏度高、选择性好、装置简便、分析时间短等特点，在生物样品中的H2O2浓度的监测中具有较强的优势。在过去十几年中，基于酶构建的电化学传感器就受到大量研究者的关注，但是随着研究的深入，发现其具有不稳定性、复杂的修饰过程和酶生存环境的限制等缺点，这局限了基于酶的电化学传感器的应用前景，但也推动了非酶电化学传感器的发展。近来，基于磁性纳米材料构建的电化学传感器因其较高的稳定性、操作简便、电极易于清洗和再利用等优点被应用于生物样品的检测。其中，复合磁性纳米材料Fe3O4@MnO2因其独特的性质而被研究。四氧化三铁(Fe3O4)是一种应用较广泛的氧化物形式的磁性纳米微粒，其具有超顺磁性和可修饰的表面特性，此外，它与其他纳米材料结合时，所形成的复合纳米材料更加稳定。二氧化锰(MnO2)是一种具有纳米片层结构的纳米微粒，有强的内在类氧化活性，同时具有良好的电化学性能，当它与Fe3O4结合形成复合磁性纳米材料时，可进一步提高自己的电化学性能。因此，Fe3O4@MnO2这种复合纳米材料在室温条件下既有超顺磁性，又有高的电化学性质，且能给二茂铁(Fc)信号分子的固化提供一个稳定平台，有利于电化学检测。然而，缺乏特异靶向性而限制这类传感器在细胞样本分析中的应用。荧光检测是当今一项重要的分析手段，其检测技术灵敏度高、设计简单、分析快速等，可用于生物样品的检测。目前，在荧光分析中荧光染料或荧光纳米材料已被广泛用作荧光探针、指标或标签，这些用于分析物质的物理和结构参数、确定分子浓度或定位生物分子，其中荧光纳米材料因其简单易得而受到更多研究者的青睐。碳点(CDs)作为一种新型荧光纳米材料，具有较好的耐光漂白，强而稳定的荧光特性，理想的生物相容性，低毒性和较好的水溶性等特点。此外，在荧光猝灭剂的存在下，CDs“off-on”的特性也能应用于很多方面。但是荧光检测技术只能作为半定量测定的方法[19]，不能准确测定样品中H2O2的浓度。因此，本研究是基于复合磁性纳米材料Fe3O4@MnO2的超顺磁性和高的电化学性质和荧光纳米材料CDs“off-on”的荧光特性，同时结合了电化学传感器和荧光检测的优势而构建的一种能准确快速定性定量分析生物样品中H2O2的双信号检测方法。在构建的电化学传感器中，无目标物H2O2时，Fe3O4@MnO2将Fc吸附富集，通过磁性吸附一起固定到电极表面增强溶液的电化学信号，H2O2存在后，MnO2发生还原反应变为Mn2+，纳米片结构被破坏，Fc被释放，只有少量在电极表面，电化学强度也随之降低，由此可以定量检测H2O2。在荧光检测中，单独的CDs具有强的荧光性质，但是由于CDs与MnO2之间存在吸附作用[20]，故加入Fe3O4@MnO2后，CDs被吸附在该复合纳米材料上，发生猝灭效应，当有H2O2时，利用MnO2的氧化性，两者发生氧化还原反应，纳米片被分解，荧光恢复[21]。此方法在原先单信号检测的基础上提高了选择性和灵敏度，而且提供准确度高和多样性的分析结果，降低假阳性或者假阴性的分析结果，成功实现对H2O2准确快速的定性定量检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于Fe3O4@MnO2和碳点的电化学和荧光双信号传感器检测过氧化氢的方法，该方法利用复合磁性纳米材料Fe3O4@MnO2具有的良好磁性和电化学性能，使其作为电信号增强剂和荧光猝灭剂，同时与荧光纳米材料CDs的“off-on”特性结合，构建了电化学和荧光相结合的双信号传感器，并将其用于H2O2的定性定量检测。该双信号传感器在测定过程中较单信号传感器有较高的灵敏度和选择性，提供准确度更高和多样性的分析结果，并且操作简便、普适性强。综上所述，本专利技术构建的双信号传感器对生物样品中H2O2的检测有很大的应用前景，是潜在的高效分析方法。本专利技术的目的是通过以下方式实现的：一种基于Fe3O4@MnO2和碳点的电化学和荧光双信号传感器检测过氧化氢的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a)Fe3O4@MnO2的合成：在Fe3O4纳米粒中加入KMnO4后，边加入CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)边搅拌使溶液乳化，随后加入MES(2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物)缓冲液，反应5-7h，得到棕色不透明液体，磁性分离，得到棕色产物即为Fe3O4@MnO2，水洗，干燥；b)碳点(CDs)的合成：在水中加入柠檬酸和二乙烯三胺，超声使之混合均匀，将液体倒入水热反应釜中，升温后反应，冷却至室温，真空干燥，得到棕色结晶状固体即为CDs，研磨成粉状；c)电化学传感器的构建与条件：在室温下，将玻碳电极与1-4mL待测溶液液面接触，同时插入铂电极和参比电极，磁性吸附数分钟后，用差示脉冲伏安法(DPV)测定修饰后的玻碳电极，以此构建电化学传感器来测定目标物H2O2；以Fc的电化学信号Ip与过氧化氢的浓度进行线性拟合，外标法绘制标曲；再重复步骤c)进行样品浓度测定；其中，待测液含0.1MKCl、1mMFc、11μg/mLFe3O4@MnO2、4μg/mLCDs和在2-10000μM范围的目标物H2O2；d)荧光检测方法：将含有4μg/mLCDs、11μg/mLFe3O4@MnO2和5-150μM范围的目标物H2O2的500μL待测溶液，反应10～30min，用荧光分光光度计测定体系的荧光强度，计算相对荧光强度值[(F-F0)/F0]，其中F0为相同条件下，加入同体积不含H2O2的溶液而得到对应的空白溶液的荧光强度值。以(F1-F0)/F0的荧光恢复比值与过氧化氢的浓度进行线性拟合，外标法绘制标准曲线，再重复d)步骤进行样品浓度的测定。步骤“a)”中，Fe3O4纳米粒与KMnO4的摩尔比为1:0.5～1:2。MES(0.1M,pH6)缓冲液的加入量是1-2mL；步骤“b)”中反应液中柠檬酸、二乙烯三胺和水的比例关系为1g：350μL：10mL。步骤“b)”中的反应时间为3～6h。步骤“b)”中反应温度为150～250℃。步骤“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Fe

【技术特征摘要】
1.一种基于Fe3O4@MnO2和碳点的电化学和荧光双信号传感器检测过氧化氢的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a)Fe3O4@MnO2的合成：在Fe3O4纳米粒中加入KMnO4，边加入CTAB边搅拌使溶液乳化，随后加入MES缓冲液，反应5-7h，得到棕色不透明液体，磁性分离，得到棕色产物即为Fe3O4@MnO2，水洗，干燥；
b)碳点的合成：在水中加入柠檬酸和二乙烯三胺，超声使之混合均匀，将液体倒入水热反应釜中，升温后反应，冷却至室温，真空干燥，得到棕色结晶状固体即为CDs，研磨成粉状；
c)电化学传感器的构建与条件：在室温下，将玻碳电极与1-4mL待测溶液液面接触，同时插入铂电极和参比电极，磁性吸附数分钟后，用差示脉冲伏安法测定修饰后的玻碳电极，构建电化学传感器；以Fc的电化学信号Ip与过氧化氢的浓度进行线性拟合，外标法绘制标曲；再重复步骤c)进行样品浓度测定；其中，待测液含0.1MKCl、1mMFc、11μg/mLFe3O4@MnO2、4μg/mLCDs和在2-10000μM范围的目标物H2O2；
d)荧光检测方法：将含有4μg/mLCDs、11μg/mLFe3O4@MnO2和5-150μM范围的目标物H2O2的500μL待测溶液，反应10～30min，用荧光分光光度计测定体系的荧光强度，计算相对荧光强度值[(F-F0)/F0]，以(F1-F0)/...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱婉莹，周颖，陶梦丹，沈李宓妮，李新睿，刘妍，周学敏，
申请(专利权)人：南京医科大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32