苹果酸-精氨酸官能化碳量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种苹果酸‑精氨酸官能化碳量子点及其制备方法和应用。本发明专利技术的苹果酸‑精氨酸官能化碳量子点为粒径为3～8nm的球形纳米粒子，其表面包裹着羰基与氨基助色发光官能团。本发明专利技术的苹果酸‑精氨酸官能化碳量子点可以对尿酸进行特异性检测并且应用在实际尿样中。与其它检测尿酸的荧光碳量子点相比，具有简单，快速，成本低等特点，对现存的尿酸检测问题具有重大的现实意义。本发明专利技术基于荧光信号的变化实现了定量检测,测定人体血液中尿酸具有高稳定性、高选择性、高灵敏度等特点。

【技术实现步骤摘要】
苹果酸-精氨酸官能化碳量子点及其制备方法和应用
专利技术涉及一种基于精氨酸的荧光碳量子点及其制备方法及应用，特别是一种用于检测尿酸的苹果酸-精氨酸官能化碳量子点及其制备方法和应用。
技术介绍
尿酸在人体中是嘌呤的最终代谢产物，在人体尿液以及血液中，尿酸含量是人体健康非常重要的指标。通常而言，在人体血液中尿酸的正常浓度应该为：成年男性237.9～356.9μmol/L，女性178.4～297.4μmol/L。当尿酸的生成量和排泄量不平衡时，其尿酸的氧化产物嘌呤碱就会发生代谢紊乱，从而导致高尿酸症、痛风，如肾脏损伤、白血病、高血压、糖尿病以及高尿酸症等。因此，在生命科学和临床医学中尿酸检测是十分重要的。荧光碳量子点就是以荧光物质作为指示剂，并在一定波长光的激发下使指示剂产生荧光，通过检测所产生的荧光实现对被检测物质的定性或者定量分析。荧光探针具有灵敏度高，选择性好，使用方便，成本低，不需预处理，不受外界干扰等优点。特别是在分子生物学、生物化学、医学等领域中有较广泛的应用。尽管在过去几年中已经报道了各种分析技术，例如电化学(伏安法，电化学发光，表面等离子共振法)，色谱法(液相和气相)，光散射法，酶分析法，流动柱化学发光法，同位素稀释质谱法，毛细管电泳法和比色法等。这些方法复杂，耗时且通常需要专门的仪器。因此，仍然迫切需要一种新颖且有效得检测尿酸的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于是提供了一种苹果酸-精氨酸官能化碳量子点(Arg-CQD)。本专利技术的目的之二在于提供该量子点的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供该苹果酸-精氨酸官能化碳量子点在检测尿酸中的应用。为达到上述目的，本专利技术采用如下反应机理：在室温下，L-精氨酸中的氨基具有碱性，可以与羧酸反应生成胺，DL-苹果酸中的羰基与L-精氨酸中的氨基发生缩合酰化反应，脱去水，生成荧光碳量子点。根据上述反应机理，本专利技术采用如下技术方案：一种苹果酸-精氨酸官能化碳量子点，其特征在于该苹果酸-精氨酸官能化碳量子点为粒径为3～8nm的球形纳米粒子，其表面包裹着羰基与氨基助色发光官能团。一种制备上述的苹果酸-精氨酸官能化碳量子点的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将DL-苹果酸、L-精氨酸按2:3的摩尔比溶于去离子水中进行加热反应，反应温度为180～200℃，时间为1～4h，反应完全后冷却，得到黄色透明碳点溶液；将该黄色透明碳点溶液进行离心分离，取离心液；将该离心液进行透析，收集透析袋内物质，冷冻干燥后得到碳点冻干粉末，即为苹果酸-精氨酸官能化碳量子点。上述的离心分离时的温度为室温，转速为12000r/min，离心时间为5min。上述的透析的微孔滤膜采用标准孔径为0.22μm的微孔滤膜。上述的透析过程采用的透析袋，截留分子量为3500D。一种上述的苹果酸-精氨酸官能化碳量子点在尿酸检测中的应用。上述的苹果酸-精氨酸官能化碳量子点在尿酸检测中的应用，其特征在于所述的检测的具体方法为：a.取2μL制备的碳点原液加入到离心管中，并用PBSpH＝7.0缓冲溶液稀释至2mL，摇匀后置于比色皿中静置5min，用荧光分光光度计在200～700nm范围内进行测试，激发和发射狭缝宽度均为5.0nm，测定碳点/尿酸混合溶液在360nm激发下514nm波长处的荧光强度，记为F0；b.取一系列浓度范围为0～0.8mM的相同体积的尿酸标准溶液，并分别加入2μL制备的苹果酸-精氨酸官能化碳量子点原液(1μL/1mL)，并用PBSpH＝7.0缓冲溶液稀释至2mL作为碳点/尿酸混合溶液，摇匀后置于比色皿中静置5min，用荧光分光光度计在200～700nm范围内进行测试，激发和发射狭缝宽度均为5.0nm，测定含不同浓度碳点/尿酸混合溶液在360nm激发下514nm波长处的荧光强度，记为F514；c.根据荧光强度的变化值，计算出加入尿酸前后碳点/尿酸混合溶液荧光强度的变化值与尿酸浓度的线性关系，其中变化值为ΔF＝(F514–F0)/F0，得到线性方程为：[(F514–F0)/F0]2＝34.33165C–23.64269，C为尿酸的浓度，即得到尿酸检测工作曲线；d.另取2μL制备的碳点原液加入到离心管中，再加入待测样品，并用PBSpH＝7.0缓冲溶液稀释至2mL作为碳点/尿酸混合溶液，加入待测夜，摇匀后置于比色皿中静置5min，测定待测液在360nm激发下514nm波长处荧光强度的变化值，根据步骤c的线性关系，计算出待测样品中尿酸的质量或浓度。本专利技术采用水热合成法制备基于精氨酸的碳量子点呈绿色荧光，峰值为514nm。所得碳量子点表面含有大量氨基与水中尿酸的羰基之间的静电相互作用，导致尿酸和Arg-CQD之间发生电荷转移，产生荧光增强效应，从而实现对尿酸的定量检测。本专利技术所提供的Arg-CQD具有优异的荧光稳定性，在pH＝5～10的范围内荧光无明显变化，从而扩大了尿酸检测的pH范围。所述Arg-CQD的荧光强度随尿酸的浓度升高而升高，在0～0.8mM范围内呈现线性响应，检测限约7.14μM。本专利技术还提供一种尿酸检测方法，其采用如上所述的制备方法制得的碳点荧光探针进行尿酸检测，碳点荧光增强后的荧光强度与待检测的人体血液尿酸的浓度呈线性相关，通过测量碳点荧光增强后的荧光强度推算出待检测的人体血液中尿酸的浓度。采用此方法对实际样品(人体血液)中尿酸的检测来进一步考察方法的实用性。UA检测极限计算为7.14μM(S/N＝3)。Arg-CQD的反应性和选择性表明该点对UA具有灵敏的响应，并且对干扰物质具有出色的抗干扰性能，这意味着Arg-CQD可用于实时检测UA。本专利技术利用碳点表面的氨基有一对孤对电子，容易给电子共轭效应的特点，所述碳量子点表面含有大量氨基与水中尿酸的羰基之间的静电相互作用，导致尿酸和Arg-CQD之间发生电荷转移，致使荧光增强效应，从而实现对尿酸的快速定量检测。通过本专利技术的方法，该探针可以对尿酸进行特异性检测并且应用在实际尿样中。与其它检测尿酸的荧光碳量子点相比，具有简单，快速，成本低等特点，对现存的尿酸检测问题具有重大的现实意义。附图说明图1是Arg-CQD的合成和UA的检测方案流程图。图2(a)Arg-CQD的20nmTEM；(b)5nmTEM和HRTEM(插图)图像。图3(a)Arg-CQD(1μL/1mL)的荧光激发和发射光谱(插图：Arg-CQD的照片(上)和荧光照片(下))；(b)在360nm激发下Arg-CQD的CIE1931色度图。图4是Arg-CQD(1μL/1mL)在不同激发波长下的荧光发射光谱。图5是Arg-CQD的傅立叶红外光谱图(FTIR)。图6是(a)Arg-CQD的全范围XPS光谱；(b)高分辨率C1sXPS光谱；(c)高分辨率的N1sXPS光谱；(d)高分辨率O1sXPS光谱。图7是(a)与其他化合物(λex＝360nm)混合的Arg-CQD(1.2μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苹果酸-精氨酸官能化碳量子点，其特征在于，该苹果酸-精氨酸官能化碳量子点为粒径为3～8nm的球形纳米粒子，其表面包裹着羰基与氨基助色发光官能团。/n

【技术特征摘要】
1.一种苹果酸-精氨酸官能化碳量子点，其特征在于，该苹果酸-精氨酸官能化碳量子点为粒径为3～8nm的球形纳米粒子，其表面包裹着羰基与氨基助色发光官能团。


2.一种权利要求1所述苹果酸-精氨酸官能化碳量子点的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将DL-苹果酸、L-精氨酸按2:3的摩尔比溶于去离子水中进行加热反应，反应温度为180～200℃，时间为1～4h，反应完全后冷却，得到黄色透明碳点溶液；将该黄色透明碳点溶液进行离心分离，取离心液；将该离心液进行透析，收集透析袋内物质，冷冻干燥后得到碳点冻干粉末，即为苹果酸-精氨酸官能化碳量子点；


3.根据权利要求2所述苹果酸-精氨酸官能化碳量子点的制备方法，其特征在于所述的离心分离时的温度为室温，转速为12000r/min，离心时间为5min。


4.根据权利要求2所述苹果酸-精氨酸官能化碳量子点的制备方法，其特征在于所述的透析的微孔滤膜采用标准孔径为0.22μm的微孔滤膜。


5.根据权利要求2所述苹果酸-精氨酸官能化碳量子点的制备方法，其特征在于所述的透析过程采用的透析袋，截留分子量为3500D。


6.一种权利要求1所述苹果酸-精氨酸官能化碳量子点在尿酸检测中的应用。


7.根据权利要求6所述的苹果酸-精氨酸官能化碳量子点在尿酸检测中的应用，其特征在于，所述的检测的具体方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘小秋，崔雷，郑柯文，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31