基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于荧光传感器领域，涉及氮掺杂碳点，特别是指基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点的制备方法和应用。基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点(NCDs

【技术实现步骤摘要】
基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于荧光传感器领域，涉及氮掺杂碳点，特别是指基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碘离子(I
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)作为人体甲状腺的一种成分，在甲状腺功能发挥中起着重要的生理作用。碘缺乏或过量会导致各种甲状腺疾病。一般情况下，人类碘的摄入主要是通过食物和饮用水。因此，实现食品中I
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的简单、快速测定对人体生理和健康具有重要意义。到目前为止，常用的分析I
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的方法有色谱、质谱、毛细管电泳和电化学检测等。但这些方法或设备昂贵，或样品制备复杂，在一定程度上限制了这些方法的广泛应用。而另一方面，荧光传感器由于其简单、响应快、选择性好而被广泛用于I
‑
的检测。然而，这些荧光传感器使用的荧光探针通常价格昂贵，制造困难，光稳定性差。因此，需要开发一种经济、方便、亲水的荧光纳米材料来组装高灵敏和选择性好的碘离子传感器。
[0003]pH值作为一个必不可少的测量参数，在环境监测和食品分析中起着至关重要的作用。例如，测量水的pH值可以迅速评估水的污染程度；测定果蔬的pH值可以准确判断其成熟度。因此，pH值的准确测定具有重要意义。近十年来，玻璃膜电极（GMEs）由于操作方便、不受干扰而被广泛应用于pH值检测。然而，GMEs存在一些缺点，如机械脆性和温度依赖性响应。此外，由于测量小体积样品困难，GMEs在食品、组织和体内分析中的实际应用受到一定程度限制。因此，迫切需要研制一种价廉、稳定、体积小的pH检测器。与GMEs相比，荧光pH传感器具有良好的光学稳定性及在低浓度样品测定方面的优势，可以作为一种有潜力的补充策略。近年来，有机荧光小分子因其结构可调在pH传感中广泛应用。然而，其化学稳定性和光稳定性在实际应用中还有待提高。因此，有必要开发一种稳定的、光学性能优良的荧光传感材料用于pH检测。
[0004]碳点（Carbon dots, CDs）是一种新型荧光材料，具有良好的光学稳定性、生物相容性和易于表面功能化的特性，适合制备I
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和pH检测的荧光传感器。例如，He等人报道了CDs制造的荧光“关
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开”传感器用于测定湖水和牛尿中的Hg
2+
和I
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。Shi等人发表了一种基于碳点的细胞内pH检测比值荧光传感器。研究表明，氮元素掺杂可以使CDs具有新的结构和光致发光性质。氮掺杂碳点（NCDs）已被应用于荧光传感器领域。到目前为止，各种化学和自然来源被用作合成CDs/NCDs的前体。细菌是大量且低成本的前体，由细菌制备的CDs/NCDs已被用于抗菌和生物成像领域。然而，利用单核细胞李斯特菌来源的NCDs作为荧光探针选择性和视觉检测I
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和pH的研究目前尚未见报道。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点的制备方法和应用，利用单核增生李斯特菌(Listeria monocytogenes, LM)和尿素通过溶剂热方法合成典型荧光纳米材料(标记为NCDs
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LM)。如图1所示，将获得的NCDs
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LM作为探
针，制作用于I
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和pH检测的荧光传感器。一方面，利用荧光“打开”传感器选择性、灵敏地检测I
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。同时，NCDs
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LM具有良好的pH敏感性，可成功应用于大范围的pH检测。值得注意的是，我们还制备了一种便携的基于NCDs
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LM的测试纸，用于视觉和半定量检测I
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和pH。该NCDs
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LM基传感器成本低、方便、快速和可视化，在实际样品的I
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和pH分析中具有吸引力。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点，所述氮掺杂碳点为利用单核增生李斯特菌和尿素经溶剂热法合成。
[0007]上述的氮掺杂碳点的制备方法，步骤如下：（1）培养单核增生李斯特菌并收集10
8 ~ 109CFU/mL的菌体细胞，经离心洗涤得到细胞沉淀；（2）向步骤（1）的细胞沉淀中加入尿素，于N, N
‑
二甲基乙酰胺中重新悬浮，然后转移至不锈钢高压釜中进行反应，得褐色反应液；（3）将步骤（2）的褐色反应液离心取上清，经滤膜过滤后经硅胶柱层析纯化得基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点。
[0008]所述步骤（1）中单核增生李斯特菌的保藏编号为ATCC 15313；其培养方法为：将单核增生李斯特菌在30 mL TSB培养基中摇匀，37℃培养过夜。
[0009]所述步骤（1）中离心的条件为4000
ꢀ×ꢀ
g离心3 min，尿素的添加量为5 ~ 10 g。
[0010]所述步骤（2）中反应条件为180℃反应10 h；菌体细胞数目为10
8 ~ 109CFU/mL时尿素的添加量为5 ~ 10g；步骤（3）中离心的条件为8000
×
g离心10 min，滤膜的直径为0.22 μm。
[0011]上述的氮掺杂碳点在荧光检测I
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中的应用，步骤为：配制NCDs
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LM稀溶液（0.5 ~ 1.0mg/mL），加入等体积8 μmol/L的Hg
2+
原液，然后加入等体积经预处理的待检测溶液，室温孵育10 min后，于λex = 490 nm的荧光光谱下进行检测。
[0012]所述待测溶液的预处理工艺为：向2mL待测样品中分别加入0.5 mL 1.0 mol/L乙酸锌溶液和0.5 mL 0.3 mol/L亚铁氰化钾，混合充分后，8000
ꢀ×ꢀ
g离心10 min，上清液经0.22 μm滤器过滤，得滤液即为待检测溶液。
[0013]上述的氮掺杂碳点在荧光检测pH中的应用，步骤为：将NCDs
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LM溶液与待检测溶液混合，所得混合物在室温下静置10min，于λex = 490 nm时，进行荧光测量。
[0014]上述的氮掺杂碳点制备的可视化I
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检测试纸，步骤为：将含有NCDs
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LM稀溶液、Hg
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溶液和不同浓度I
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溶液的混合溶液100 μL滴在直径0.6 cm的专用试纸上晾干，在365 nm波长的照射下观察试纸，并在相同的光照条件下用智能手机拍摄相应的荧光照片，制作荧光试纸，作为参照。
[0015]上述的氮掺杂碳点制备的可视化pH检测试纸，步骤为：将NCDs
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LM的稀溶液和不同pH值的BR缓冲溶液混合后，在试纸上滴100 μL，在室温下晾干，在365 nm波长的照射下观察试纸，并在相同的光照条件下用智能手机拍摄相应的荧光照片，制作荧光试纸，作为参照。
[0016]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点，其特征在于：所述氮掺杂碳点为利用单核增生李斯特菌和尿素经溶剂热法合成。2.权利要求1所述的氮掺杂碳点的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）培养单核增生李斯特菌并收集菌体细胞，经离心洗涤得细胞沉淀；（2）向步骤（1）的细胞沉淀中加入尿素，于N, N
‑
二甲基乙酰胺中重新悬浮，然后转移至不锈钢高压釜中进行反应，得褐色反应液；（3）将步骤（2）的褐色反应液离心取上清，经滤膜过滤后经硅胶柱层析纯化得基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中单核增生李斯特菌的保藏编号为ATCC 15313；其培养方法为：将单核增生李斯特菌在30 mL TSB培养基中摇匀，37℃培养过夜。4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中菌体细胞数目为10
8 ~ 109CFU/mL，离心的条件为4000
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g离心3 min。5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中反应条件为180℃反应10 h；菌体细胞数目为10
8 ~ 109CFU/mL时尿素的添加量为5~10g；步骤（3）中离心的条件为8000
×
g离心10 min，滤膜的直径为0.22 μm。6. 权利要求1所述的氮掺杂碳点在荧光检测I
‑
中的应用，其特征在于，步骤为：配制浓度为0.5 ~ 1.0 mg/mL的NCDs
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LM稀溶液，加入等体积8 μmol/L的Hg
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【专利技术属性】
技术研发人员：白艳红，介明沙，岳晓月，牛力源，徐改改，李敏，杜娟，黄佳宁，张怡雪，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：