一种比率型荧光纸基传感器制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于纳米科学领域与荧光传感领域，具体涉及一种比率型荧光纸基传感器制备方法及其应用。步骤为：首先制备CNQDs溶液，与青霉胺混合得到青霉胺混合溶液，再加入三水合硝酸铜溶液搅拌产生白色沉淀，然后收集沉淀产物用甲醇进行离心洗涤数次，将离心后的产物进行冷冻干燥，得到CuNCs/CNQDs；然后将得到的CuNCs/CNQDs溶于甲醇溶液中获得CuCNs/CNQDs溶液，滴加在滤纸上，经氮吹使其干燥负载于滤纸上，即得比率型荧光纸基传感器。本发明专利技术制备的比率型荧光探针，具有低毒性、高选择性、低成本的优点，并且携带方便，在检测食品中硫化氢气体上有着广阔的应用前景。有着广阔的应用前景。有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种比率型荧光纸基传感器制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于纳米科学领域与荧光传感领域，具体涉及一种比率型荧光纸基传感器制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]硫化氢(hydrogen sulfide，H2S)硫化氢是一种无色、微甜、有臭蛋味的刺激性窒息性气体。在食品行业中，经常用于处理腐败的鱼、肉、禽蛋、疏通阴沟、粪窑清除、清洗咸菜，甚至一些食品加工过程中需要用到硫化钠等一些硫化物去保证食品的外观。比如：利用硫化钠去除味精中的铁元素。除此之外，在食品发酵过程中也会产生硫化氢气体，会同其它发酵气体一起对人体产生危害。但是由于食品成分的复杂性和多样性，想要排除一种或多种气体成分干扰从而对食品中的硫化氢气体进行无损检测仍然十分困难。因此，制备一种高灵敏性的选择性探针对检测硫化氢具有重要的意义。
[0003]目前，测定硫化氢的传统方法包括电化学法、比色法、气相色谱法等。但是这些技术通常需要破坏所需要的样本，从而限制了进一步的应用。而一般利用有机荧光探针检测硫化氢的方法虽然快速，但由于其相对较高的生物毒性也限制了其在食品工业中的应用。相比之下，利用金属团簇这种低生物毒性荧光探针，从而实现高灵敏度、高选择性、低成本以及实时可视化检测的荧光检测已经成为一种越来越热门的研究方向。
[0004]金属纳米团簇是由几个到大约一百个金属原子组成的，它填补了原子和纳米晶体之间的间隙。由于其特殊的尺寸大小，金属纳米团簇能够表现出离散的电子结构和类似分子的结构，例如尺寸依赖的HOMO
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LUMO跃迁和发光。不同于一般的有机荧光探针较高的生物毒性以及复杂的合成过程，由各种硫化物保护的或者模板稳定的CuNCs具有良好的化学稳定性以及低生物毒性，并且具有较为简单的合成步骤。这种新型的荧光探针不仅具备电化学检测方法和有机荧光探针快速准确的检测特性，在细胞传感以及食品包装传感上也具有很好的发展前景。但是，由于控制超小尺寸合成的难度以及铜簇暴露在空气中的氧化敏感性，制备稳定的铜簇是一个重大的挑战。同时，相比于增强型荧光探针，比率型荧光探针具有双波长发射的特征，该波长比率值的变化独立于探针浓度和光源强度，可大大降低其他检测条件的干扰。但是，这些探针大多溶于液体中，这限制了它们的实用性和便携性。
[0005]而纸基传感器作为近年来出现的一种很有前途的生物传感平台，与其他检测方法相比，基于纸张的传感器具有独特的优势，包括成本低、简单、样品和试剂消耗低、生物兼容性好、易于使用。
[0006]在现有的技术中，专利“一种用于识别硫化氢的近红外荧光探针及其制备方法和应用”(CN109836394A)发布了一种高选择性和高灵敏性的近红外荧光探针，但该探针的制备过程较繁杂且制备时间较长。专利“一种基于香豆素的硫化氢荧光探针及其制备方法和应用”(CN111763187A)提出了一种灵敏度高且合成方法简单的荧光检测探针，但该探针所基于的香豆素具有较高的生物毒性，无法做到对食品中硫化氢气体的实时监测。因此，将荧光探针与纸基结合起来开发出一种简单、快速、准确、便携、易操作的生物传感器具有重要
意义。

技术实现思路

[0007]针对现有的硫化氢荧光分子探针的不足，本专利技术提出一种特异性强、灵敏度高并且低生物毒性的比率型荧光探针，一方面利用硫化氢与纳米铜簇之间的Cu
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S作用，破坏原先电子从铜簇表面的配体向金属核跃迁的过程，从而导致荧光猝灭。在此基础上将该比率型荧光物质与纸基结合得到一种硫化氢纸基传感器。另一方面该纸基传感器由于其较大的比表面积以及较高的孔隙率能够很好地吸附硫化氢气体分子，提高了该生物传感器对硫化氢气体的检测效果。
[0008]本专利技术通过两步合成具有稳定荧光发射且低生物毒性的CuNCs/CNQDs，利用纸基负载得到一种高选择性和高灵敏度的比率型荧光纸基传感器。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术具体步骤如下：
[0010](1)制备氮化碳量子点(CNQDs)溶液；将柠檬酸钠、氯化铵以及水混合后转移到高压釜中，将该高压釜置于烘箱中进行反应，反应后自然冷却至室温，得到混合物；将得到的混合物装进透析膜中，在透析液中放置一段时间进行纯化以除去未反应的前体物质；将纯化后的混合物进行离心以除去不溶性的大颗粒的溶质，取上清液即为纯化的CNQDs溶液；
[0011](2)制备CuNCs/CNQDs比率型荧光物质；将青霉胺和步骤(1)得到的CNQDs溶液混合得到青霉胺混合溶液，将得到的青霉胺混合溶液和三水合硝酸铜溶液在一定温度条件下混合搅拌产生白色沉淀，然后收集沉淀产物用甲醇进行离心洗涤数次，再将离心后的产物进行冷冻干燥，得到的最终产物即为CuNCs/CNQDs；(在
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20℃中长期保存)
[0012](3)利用滤纸负载荧光探针制备比率型荧光纸基传感器；将步骤(2)得到的CuNCs/CNQDs溶于甲醇溶液中获得CuCNs/CNQDs溶液；然后取CuNCs/CNQDs溶液滴加在滤纸上，经氮吹使其干燥负载于滤纸上，即得比率型荧光纸基传感器。
[0013]优选的，步骤(1)中所述柠檬酸钠、氯化铵以及水的用量比为10g:53g:500ml。
[0014]优选的，步骤(1)中所述烘箱中进行反应的温度为180℃，时间为4小时。
[0015]优选的，步骤(1)中所述透析膜的分子量为1000Da，所述透析液为超纯水、蒸馏水或去离子水；所述放置一段时间为24h；所述离心的条件为8000rpm，5～10min。
[0016]优选的，步骤(2)中，所述CNQDs溶液的浓度为0.25
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1mg/ml；所述青霉胺混合溶液中的青霉胺浓度为10mM；所述青霉胺混合溶液和三水合硝酸铜溶液的体积比为100:1，所述三水合硝酸铜溶液的浓度为100mM。
[0017]优选的，步骤(2)中，所述一定温度条件为20～25℃；所述混合搅拌的时间为25～30min。
[0018]优选的，步骤(3)中所述CNQDs溶液的浓度为30～50mg/ml。
[0019]优选的，步骤(3)中所述CuNCs/CNQDs溶液滴加在滤纸上的用量为：每1cm2的滤纸使用50μl的CuNCs/CNQDs溶液。
[0020]优选的，步骤(3)中所述氮吹的时间为5
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10min。
[0021]本专利技术制备的比率型荧光纸基传感器用于硫化氢气体的检测。
[0022]有益效果：
[0023](1)铜纳米团簇作为一种新型的荧光材料，具有特殊的尺寸大小以及稳定的光稳
定性。与一般的有机荧光探针不同，金属团簇具有较低的生物毒性。CuNCs/CNQDs荧光探针对硫离子的检测限为65.7nM，并且与亚硝酸钠、铜离子、溴离子以及谷胱甘肽等物质不反应；由此本专利技术得到一种选择性和灵敏度较高的新型探针，在食品有害物质实时检测以及细胞传感中具有很好的研究前景。
[0024](2)不同于一般的有机荧光探针繁琐的合成步骤，该荧光复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种比率型荧光纸基传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将柠檬酸钠、氯化铵以及水混合后转移到高压釜中，将该高压釜置于烘箱中进行反应，反应后自然冷却至室温，得到混合物；将得到的混合物装进透析膜中，在透析液中放置一段时间进行纯化以除去未反应的前体物质；将纯化后的混合物进行离心以除去不溶性的大颗粒的溶质，取上清液即为纯化的CNQDs溶液；(2)将青霉胺和步骤(1)得到的CNQDs溶液混合得到青霉胺混合溶液，将得到的青霉胺混合溶液和三水合硝酸铜溶液在一定温度条件下混合搅拌产生白色沉淀，然后收集沉淀产物用甲醇进行离心洗涤数次，再将离心后的产物进行冷冻干燥，得到的最终产物即为CuNCs/CNQDs；(3)将步骤(2)得到的CuNCs/CNQDs溶于甲醇溶液中获得CuCNs/CNQDs溶液；然后取CuNCs/CNQDs溶液滴加在滤纸上，经氮吹使其干燥负载于滤纸上，即得比率型荧光纸基传感器。2.根据权利要求1所述的一种比率型荧光纸基传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述柠檬酸钠、氯化铵以及水的用量比为10g:53g:500mL。3.根据权利要求1所述的一种比率型荧光纸基传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述烘箱中进行反应的温度为180℃，时间为4小时。4.根据权利要求1所述的一种比率型荧光纸基传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述透析膜的分子量为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓玮，孙伟，邹小波，李志华，石吉勇，张新爱，张宁，张钖，张迪，翟晓东，胡雪桃，申婷婷，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：