對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法
【專利摘要】一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，包括在發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾上巰基乙酸，使其表面帶有羧基官能團(tuán)。本發(fā)明的制備過程包括如下兩個(gè)步驟：首先是NaHTe溶液制備，然后合成表面修飾了巰基乙酸CdTe量子點(diǎn)，用KOH調(diào)節(jié)pH值在10~12之間，可得到CdTe量子點(diǎn)熒光探針，其表面帶負(fù)電荷的羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯通過正負(fù)電荷的靜電作用，與百草枯在空間上相互接近時(shí)，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，發(fā)射光譜為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分析物百草枯分子所吸收，利用CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量百草枯的檢測(cè)。
【專利說明】對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及具有對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)病、蟲、草害防治和保證農(nóng)作物高產(chǎn)方面發(fā)揮著巨大的作用，然而，無節(jié)制的農(nóng)藥使用對(duì)我國的生態(tài)壞境和人體健康造成了嚴(yán)重的威脅。尤其是農(nóng)藥在農(nóng)牧產(chǎn)品和食品中的殘留，對(duì)人體具有慢性毒性、“三致”(致癌、致畸、致突變)效應(yīng)和環(huán)境激素效應(yīng)。劇毒農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留直接造成中毒的事件也時(shí)有發(fā)生。農(nóng)藥殘留對(duì)我國食品安全構(gòu)成了長(zhǎng)期的嚴(yán)重威脅，近年來公眾對(duì)農(nóng)產(chǎn)品和食品的安全感明顯下降，同時(shí)也嚴(yán)重影響我國農(nóng)產(chǎn)品在國際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]農(nóng)藥殘留已經(jīng)成為我國農(nóng)產(chǎn)品出口的貿(mào)易壁壘:聯(lián)合國糧農(nóng)組織(Food andAgriculture Organizat1n, FA0)和世界衛(wèi)生組織(World Health Organizat1n, WHO)食品法典委員會(huì)(Codex Alimentarius Commiss1n, CAC)及世界上許多國家的政府部門制定了農(nóng)副產(chǎn)品和食品中農(nóng)藥最高殘留限量(Maximum Residue Levels, MRL)的最新標(biāo)準(zhǔn)，作為國際間和各國推薦性和強(qiáng)制性的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。世界貿(mào)易組織(World TradeOrganizat1n，WT0)和烏拉圭回合多邊貿(mào)易會(huì)談紀(jì)要都強(qiáng)調(diào)了在今后農(nóng)副產(chǎn)品的國際貿(mào)易中要執(zhí)行FA0/WH0、CAC所規(guī)定的食品衛(wèi)生安全的國際標(biāo)準(zhǔn)(農(nóng)藥的MRL是其中重要的組成部分)。中國已經(jīng)加入WT0，國內(nèi)市場(chǎng)要按期逐步開放，國外農(nóng)產(chǎn)品將進(jìn)入中國市場(chǎng)，而國際市場(chǎng)上農(nóng)產(chǎn)品食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)展中國家的制約力更為明顯。農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)作為食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)的重要部分，將很快成為制約發(fā)展中國家農(nóng)業(yè)貿(mào)易和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。近年來我國農(nóng)產(chǎn)品屢遭美國、歐盟和日本等西方發(fā)達(dá)國家限制入關(guān)，就是因?yàn)槲覈霓r(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留較為嚴(yán)重，不僅進(jìn)不了國際市場(chǎng)，就連國內(nèi)市場(chǎng)也將要丟失。因此，提高農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留的控制限和增強(qiáng)檢測(cè)手段勢(shì)在必行，國家和社會(huì)急需先進(jìn)的傳感材料和檢測(cè)技術(shù)解決農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留快速痕量檢測(cè)所面臨的挑戰(zhàn)。
[0004]目前國內(nèi)外農(nóng)藥殘留檢測(cè)傳統(tǒng)的方法和技術(shù)有如下幾種:(1)氣相色譜法(Gas Chromatography, GC); (2)高效液相色譜法(High Performance LiquidChromatography, HPLC) ； (3)薄層層析法(Thin Layer Chromatography, TLC) ； (4)超臨界流體色譜(Supercritical Fluid Chromatography, SFC) ; (5)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(Liquid Chromatography/Mass Spectrometry, LC-MS ) ； (6 )氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(Gas Chromatography/Mass Spectrometry GC-MS) ; (7)毛細(xì)管電泳(CapillaryElectrophoresis, CE)。上述檢測(cè)方法主要依賴于實(shí)驗(yàn)室的大型檢測(cè)儀器,檢測(cè)的精確度高，可靠性強(qiáng)。但是大型儀器分析需要復(fù)雜的樣品前處理程序，并且無法做到現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)和快速的檢測(cè)。
[0005]目前農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)方法主要有酶抑制顯色法和免疫分析法，近來利用生物傳感器快速檢測(cè)農(nóng)藥殘留取得一定的進(jìn)步，特別是在測(cè)定方法多樣化、提高測(cè)量靈敏度、縮短響應(yīng)時(shí)間、提高儀器自動(dòng)化程度和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)能力等方面已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。根據(jù)生物活性物質(zhì)不同，生物傳感器可分為酶?jìng)鞲衅鳌⑽⑸飩鞲衅饕约懊庖邆鞲衅鞯?。如利用農(nóng)藥與特異性抗體結(jié)合反應(yīng)特性研制免疫傳感器，可用于對(duì)相應(yīng)農(nóng)藥殘留進(jìn)行快速定量定性檢測(cè)。免疫傳感器利用的是抗體和抗原之間的免疫化學(xué)反應(yīng)。抗體是由上百個(gè)氨基酸分子高度有序排列而成的高分子，當(dāng)免疫系統(tǒng)細(xì)胞暴露在抗原物質(zhì)或分子(如有機(jī)污物)上時(shí)，抗體中有對(duì)抗原結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊識(shí)別、結(jié)合的部位，根據(jù)“匙一鎖”模型，抗體可與其獨(dú)特的抗原高度專一地可逆結(jié)合，其間有靜電力、氫鍵、疏水作用和范德華力，將抗體固定在固相載體上，可從復(fù)雜的基質(zhì)中富集抗原污染物，達(dá)到測(cè)定污染物濃度的目的。2006年Adang科研小組的發(fā)明專利(US, PAT.N0.7，011，975)公開了“Insecticide-1mpregnated fabric andmethod of product1n”的一種檢測(cè)方法。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉賢金等人申請(qǐng)了“用于檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的免疫抗體及其應(yīng)用”專利(中國專利，CN200410041895.X)。然而，生物敏感材料性質(zhì)不穩(wěn)定，來源有限，價(jià)格極為昂貴，使用生物敏感材料制作的生物納米傳感器比較脆弱，使用壽命短，在苛刻條件下可能失去敏感特性。檢索發(fā)現(xiàn)，目前，無論國內(nèi)還是國際上尚無基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移在CdTe量子點(diǎn)表面修飾識(shí)別單元的化學(xué)傳感器對(duì)農(nóng)藥殘留的文獻(xiàn)或?qū)＠跈?quán)情況報(bào)道。應(yīng)用仿生傳感器對(duì)超微量有機(jī)磷、磺酰脲類農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè)分析，是對(duì)超痕量有機(jī)污染物的測(cè)定技術(shù)的一種創(chuàng)新性突破。綜上所述，有必要尋求一種能夠快速和便捷的檢測(cè)農(nóng)藥殘留的方法。因此，為了解決農(nóng)藥殘留檢測(cè)問題，迫切地需要一種具有高選擇性、高靈敏、快速響應(yīng)和低成本的熒光探針，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中農(nóng)藥殘留目標(biāo)分析物痕量探測(cè)。
[0006]在應(yīng)用方面，熒光分子是對(duì)目標(biāo)分析物的高靈敏響應(yīng)理想材料。在各種信號(hào)傳感器中，基于熒光“關(guān)”或熒光“開”機(jī)理的光學(xué)敏感熒光探針已經(jīng)被證明是研究者在許多挑戰(zhàn)的環(huán)境中所期盼對(duì)各種小分子目標(biāo)分析物檢測(cè)的方法，由于該檢測(cè)方法的高信號(hào)輸出和可靠的檢測(cè)結(jié)果。缺電子的目標(biāo)農(nóng)藥分析物是一個(gè)電子的接受體，這樣就顯示出對(duì)富電子的熒光材料表面擁有很高的親和力。這種能光致發(fā)光的電子給體與電子受體通過電子轉(zhuǎn)移η復(fù)合物機(jī)理導(dǎo)致電子給體熒光淬滅，淬滅強(qiáng)度變化幅度主要依賴于缺電子的目標(biāo)分析物的接受電子能力的大小。同時(shí)，用有機(jī)熒光染料標(biāo)記目標(biāo)分析物的方法也得到廣泛的應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的熒光染料有著不可逾越的缺陷:激發(fā)光譜窄；熒光染料的發(fā)射光譜很寬，熒光譜峰，在100 nm以內(nèi)，有時(shí)還有很長(zhǎng)的拖尾，造成譜峰之間的重疊，限制了能同時(shí)被應(yīng)用的熒光探針數(shù)目；有機(jī)染料易光漂白和光解，光解產(chǎn)物對(duì)生物分子往往有殺傷作用；生物分子與每種有機(jī)熒光染料連接都需要特定的方法。量子點(diǎn)，卻能克服這些缺陷成為前者的合適替代物。量子點(diǎn)由于具有高熒光量子產(chǎn)率、激發(fā)波長(zhǎng)連續(xù)及熒光發(fā)射波長(zhǎng)隨粒子的尺寸可調(diào)等特點(diǎn)已成為分析化學(xué)領(lǐng)域的重要傳感探針。目前，量子點(diǎn)在分析化學(xué)領(lǐng)域主要被用作生物傳感器、生物標(biāo)記以及某些金屬離子的傳感探針。哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉紹琴等報(bào)道了基于CdTe量子點(diǎn)和乙酰膽堿酯酶納米結(jié)構(gòu)作為生物傳感器對(duì)有機(jī)磷殺蟲劑的檢測(cè)(B1sensors and B1electronics, 2011, 26, 3081 - 3085)。華僑大學(xué)孫向英研究小組報(bào)道了“A sensitive and regenerable b1sensor for organophosphate pesticide based onself-assembled multilayer film with CdTe as fluorescence probe，，(Luminescence,2011，26，616 -621)，發(fā)展了在CdTe量子點(diǎn)熒光探針表面修飾上生物活性酶，實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。西南大學(xué)聞曙光研究了“熒光、共振瑞利散射和吸收光譜法研究CdTe量子點(diǎn)與生物大分子和某些藥物的相互作用”(西南大學(xué)碩士論文，2011)，合成了巰基小分子修飾的水溶性的CdTe量子點(diǎn)、核殼型的CdTeOCdS量子點(diǎn)和核殼型的CdTeOZnS量子點(diǎn)，并用透射電鏡和原子力顯微鏡對(duì)合成的量子點(diǎn)的形貌和粒徑進(jìn)行了表征。利用熒光光譜、共振瑞利散射光譜和紫外-可見吸收光光譜以及化學(xué)熱力學(xué)計(jì)算等方法研究了 CdTe量子點(diǎn)與血紅蛋白、肝素鈉和蒽醌類抗癌藥物-核酸的相互作用。南京大學(xué)于俊生研究小組報(bào)道了“CdTeOCdS半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為農(nóng)藥百草枯(Paraquat)的高靈敏傳感器”(高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)，2010，31，1118-1125)采用硫普羅寧(T1pronin，TP)作為穩(wěn)定劑合成了水溶性的高熒光CdTeOCdS量子點(diǎn)。研究了該量子點(diǎn)與10種農(nóng)藥的相互作用。當(dāng)農(nóng)藥濃度為4.76X 10_6mo I/L時(shí)，農(nóng)藥百草枯(Paraquat)能顯著淬滅CdTeOCdS量子點(diǎn)的熒光，使其熒光強(qiáng)度下降87.3%，而分別加入乙酰甲胺磷及辛硫磷等其它9種農(nóng)藥，僅能使CdTeOCdS量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度下降0.1%?5.1%，顯示了該CdTeOCdS量子點(diǎn)對(duì)百草枯的特異性傳感作用。湖南大學(xué)張婷婷研究了 “CdTe量子點(diǎn)的制備及其在生物中應(yīng)用”(湖南大學(xué)碩士論文，2008)。報(bào)道了在水溶液中，以多聚賴氨酸為模板，合成了發(fā)射光譜可調(diào)的，考察了其反應(yīng)時(shí)間，PH值等條件對(duì)量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)的影響，通過檢測(cè)反應(yīng)液的吸收光譜和發(fā)射光譜提供了粒子成核與生長(zhǎng)情況，并用高分辨透射電鏡和X-射線衍射儀對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行表征。合成的CdTeOCdSlgS12量子點(diǎn)表面進(jìn)一步修飾了葉酸分子，利用量子點(diǎn)的熒光特性合成了熒光探針，用于腫瘤靶向標(biāo)記和細(xì)胞內(nèi)成像的研究。華中師范大學(xué)的李海兵研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了 “Luminescenceswitching of CdTe quantum dots in presence of p-sulfonatocalix [4] arene todetect pesticides in aqueous solut1n”(Talanta，2009，78，1359 - 1363)。合成了 CdTe@Si02@C[4]熒光探針基于熒光增強(qiáng)原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滅多蟲農(nóng)藥殘留分子的敏感探測(cè)。此外，該研究團(tuán)隊(duì)還報(bào)道“Synthesis of CdTe quantum dots in sol-gel-derived compositesilica spheres coated with calix 4 arene as luminescent probes for pesticides，，(Chemistry of Materials, 2007,19,4148-4154)。以超分子/7-sulfonatocalix [4] arene作為感光添加劑，組合制備了 CdTe量子點(diǎn)，基于熒光增強(qiáng)原理實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)藥苯胺硫磷和啶蟲脒檢測(cè)。2013年吉林大學(xué)孫春燕等人公開了發(fā)明專利(CN201310000400.8) “一種利用CdTe量子點(diǎn)和金納米粒子的雙信號(hào)法快速檢測(cè)蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的方法”。該發(fā)明采用以下步驟:(I) CdTe量子點(diǎn)的合成和純化；(2)金納米粒子(AuNPs)的制備；(3)通過測(cè)定熒光光譜圖觀察CdTe量子點(diǎn)與金納米粒子的熒光內(nèi)濾作用；(4)通過測(cè)定熒光光譜圖觀察CdTe量子點(diǎn)、金納米粒子、底物和酶體系的反應(yīng)；運(yùn)用金納米粒子對(duì)CdTe量子點(diǎn)的熒光淬滅作用方法檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥并進(jìn)行實(shí)際樣品的檢測(cè)。2013年陶慧林公開了發(fā)明專利(CN2001310004659.X)“一種利用CdTe量子點(diǎn)熒光探針檢測(cè)痕量土霉素的方法”。該發(fā)明以CdTe量子點(diǎn)為熒光探針，利用土霉素與CdTe量子點(diǎn)通過靜電相互作用結(jié)合形成新的復(fù)合體系，造成CdTe量子點(diǎn)熒光發(fā)生淬滅，從而建立了一種測(cè)定痕量土霉素的方法。2012年胡琴等人公開了發(fā)明專利(CN201210382810.9) "CdTeiS12量子點(diǎn)表面單胺類神經(jīng)遞質(zhì)分子印跡聚合物的制備方法”。該發(fā)明采用了下述步驟:用碲粉、NaBH4，在氮?dú)鈿夥障潞铣蒒aBTe溶液，然后在另一個(gè)反應(yīng)容器中加入蒸餾水，再依次加入Cd2+母液、巰基丙酸，調(diào)節(jié)pH值至9.0?10，加熱至90?100°C時(shí)，再將上述合成的NaBTe溶液導(dǎo)入，攪拌均勻，緩慢加入正硅酸乙酯，在氮?dú)鈿夥障禄亓??8 h，得到CdTeliS12量子點(diǎn)，然后以CdTeliS12量子點(diǎn)為支撐體制備CdTe@Si02@MIPs。2012年胥傳來等人公開了發(fā)明專利(CN201210047116.1)“基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移對(duì)水溶液中汞離子和/或銀離子同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的方法”。該發(fā)明采用以下步驟:(I)巰基丙酸MPA包裹的碲化隔CdTe量子點(diǎn)的制備；(2)檢測(cè)用的核酸探針的設(shè)計(jì)與合成；(3)量子點(diǎn)與核酸的熒光探針CdTe-DNA的制備；(4)重金屬離子Ag+和/或Hg2+的檢測(cè)。2009年尚慶坤等人公開了發(fā)明專利(CN200910067433.8)“CdTe-他莫昔芬熒光探針的制備方法”。本發(fā)明采用表面修飾技術(shù)，以他莫昔芬與純化后的綠色CdTe溶液混合，調(diào)節(jié)體系的pH值，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加熱、冷凝回制得CdTe-他莫昔芬探針。2009年尚慶坤等人公開了發(fā)明專利(CN200910067432.3) “CdTe-鹽酸多柔比星熒光探針的制備方法”。該發(fā)明采用表面修飾技術(shù)，以鹽酸多柔比星與純化后的橙紅色CdTe溶液混合，調(diào)節(jié)體系的pH值，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加熱、冷凝回制得CdTe-鹽酸多柔比星探針。
[0007]結(jié)果表明該方法具有成本低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，明顯優(yōu)于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等傳統(tǒng)檢測(cè)方法。但將量子點(diǎn)作為傳感探針測(cè)定食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留的研究報(bào)道較少，盡管有文獻(xiàn)關(guān)于量子點(diǎn)對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)，但是量子點(diǎn)制備方法，檢測(cè)基于的原理都是完全不相同的。因此，有待加強(qiáng)量子點(diǎn)在農(nóng)藥殘留物方面的應(yīng)用研究。
[0008]量子點(diǎn)的制備通常分為top-down和bottom-up兩類。前者易于組成器件，后者來自化學(xué)制備，易于自組裝。因后一種制備方式更有利于量子點(diǎn)應(yīng)用于生物標(biāo)記，同時(shí)也是目前較為常用的一種方法。其中，在化學(xué)法中膠體化學(xué)是最方便也是最傳統(tǒng)的方法。在膠體化學(xué)法范疇內(nèi)，幾種常見的制備納米晶方法有:(1)有機(jī)金屬法，有機(jī)金屬法在1993年發(fā)明的。通過此法制備出的納米晶具有較高的量子效率和較窄的熒光半峰寬度，其量子效率可以達(dá)到90%,半峰寬也僅有30 nm左右,是目如合成聞質(zhì)量納米晶最成功的方法之一。但該方法反應(yīng)條件過于苛刻，需要嚴(yán)格的無氧無水操作，原料價(jià)格昂貴，毒性太大，且易燃易爆。
(2)“綠色化學(xué)”法，此法是在2002年提出的，是對(duì)有機(jī)金屬法的改進(jìn)。這一改進(jìn)降低了成本，降低了對(duì)設(shè)備的要求，最主要的是減少了對(duì)環(huán)境的污染。雖然有機(jī)法制備的納米晶具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是產(chǎn)物在空氣中的不穩(wěn)定性限制了它們的應(yīng)用潛力。另外，方法本身也限制了納米晶在生物學(xué)中的應(yīng)用。(3)疏基水相法，1993年首次報(bào)道在水溶液中直接合成疏基甘油包覆的CdTe納米晶。該方法選用離子型前驅(qū)體，配體選用多官能團(tuán)疏基小分子，介質(zhì)為水，通過回流前驅(qū)體混合溶液使納米晶逐漸成核并生長(zhǎng)。通過此法制備的納米晶半峰寬較寬且量子產(chǎn)率較低。但水相法也具備多種優(yōu)點(diǎn)，如污染小、成本低、合成方法簡(jiǎn)單、可批量生產(chǎn)、無需再進(jìn)行表面修飾即可用于生物探針等。(4)水熱法，水熱法是將水相合成量子點(diǎn)的原溶液進(jìn)行加熱，此法繼承和發(fā)展了水相法的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，克服了水相法的高溫回流溫度不能超過100°C的缺點(diǎn)，提高了量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率，是目前直接應(yīng)用到生物熒光探針的量子點(diǎn)的主要合成方法。
[0009]綜上所述，合成對(duì)百草枯(Paraquat)敏感探測(cè)的量子點(diǎn)熒光探針，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥殘留物的檢測(cè)是可行的。目前未見有量子點(diǎn)熒光探針基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理檢測(cè)農(nóng)藥殘留物的相關(guān)專利和文獻(xiàn)。本發(fā)明以表面修飾了巰基乙酸的CdTe半導(dǎo)體量子點(diǎn)為探針，研究了其與4種農(nóng)藥的相互作用，由此建立了以CdTe量子點(diǎn)為探針測(cè)定食品和環(huán)境中百草枯(Paraquat)殘留的新方法。該方法顯示了簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高和選擇性好的特點(diǎn)。
[0010]在本發(fā)明中，我們報(bào)道了在發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾上巰基乙酸(Th1glycolic Acid, TGA)，使其表面帶有羧基官能團(tuán)，調(diào)節(jié)pH值至堿性，表面帶負(fù)電荷的羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯(Paraquat)通過正負(fù)電荷的靜電作用，當(dāng)CdTe量子點(diǎn)與目標(biāo)分子百草枯在空間上相互接近，利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，CdTe量子點(diǎn)熒光探針發(fā)射光譜為紅色發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分析物百草枯分子(Paraquat)所吸收，利用CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量百草枯的痕量檢測(cè)。CdTe量子點(diǎn)尤其適合作為熒光探針，CdTe量子點(diǎn)具有寬而連續(xù)的激發(fā)光譜、窄而對(duì)稱的發(fā)射光譜、可精確調(diào)諧的發(fā)射波長(zhǎng)(通過控制量子點(diǎn)的粒徑，控制發(fā)光顏色，即發(fā)射波長(zhǎng))、可忽略的光漂白等優(yōu)良特性，使得量子點(diǎn)必然成為一種理想的熒光探針，并且其表面能夠很容易通過與多官能團(tuán)疏基小分子反應(yīng)而修飾上新組裝功能的亞單元。百草枯分子在600-680 nm波長(zhǎng)范圍類顯示了一個(gè)很強(qiáng)的可見吸收峰，而發(fā)射光譜為紅色譜帶的CdTe量子點(diǎn)在600-680 nm波長(zhǎng)范圍類顯示了一個(gè)很強(qiáng)的可見發(fā)射峰，CdTe量子點(diǎn)表面修飾了帶負(fù)電的羧基就能夠與帶正電的目標(biāo)分子百草枯(Paraquat)通過靜電引力形成陰陽離子對(duì)，導(dǎo)致兩者在空間上相互接近，為熒光共振能量轉(zhuǎn)移發(fā)生提供了條件。這一結(jié)果的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)我們?cè)贑dTe量子點(diǎn)表面通過修飾上巰基乙酸(Th1glycolic Acid，TGA)來探索基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移化學(xué)傳感器對(duì)目標(biāo)分子百草枯(Paraquat)高選擇性、高靈敏的檢測(cè)。當(dāng)選擇一個(gè)合適突光材料其擁有的熒光發(fā)射光譜與百草枯(Paraquat)的紫外-可見的吸收光譜相重合，當(dāng)它們空間相互接近時(shí)，CdTe量子點(diǎn)的熒光通過共振能量轉(zhuǎn)移將會(huì)被空間上接近其的百草枯(Paraquat)分子所吸收，導(dǎo)致探針的熒光強(qiáng)度下降，因此，CdTe量子點(diǎn)的光致發(fā)光將會(huì)被有效的淬滅。由于在CdTe量子點(diǎn)表面有許多的對(duì)百草枯結(jié)合敏感性很強(qiáng)的亞單元(負(fù)電荷的羧基)，這樣將會(huì)導(dǎo)致選擇性的對(duì)環(huán)境中百草枯目標(biāo)分子形成快速的響應(yīng)。這種表面修飾了 TGA的CdTe量子點(diǎn)通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移在液相中能夠檢測(cè)到納摩爾濃度級(jí)的百草枯。這種表面修飾了 TGA的CdTe量子點(diǎn)對(duì)百草枯分子具有專識(shí)性作用，以CdTe量子點(diǎn)作為熒光探針、帶負(fù)電羧基為識(shí)別位點(diǎn)顯現(xiàn)出對(duì)百草枯高選擇性、高靈敏和痕量的檢測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的在于針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明首次利用CdTe量子點(diǎn)為熒光發(fā)光體為熒光探針粒子，在其表面修飾上羧基，合成了一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，并首次將CdTe量子點(diǎn)表面進(jìn)行功能化修飾用于對(duì)痕量百草枯分子識(shí)別與檢測(cè)。所述方法為化學(xué)合成法，首先是碲粉和硼氫化鈉反應(yīng)制備NaHTe溶液，然后，將CdCl2.2.5Η20溶液中加入巰基乙酸，并加入第一步制得的NaHTe溶液，通過控制反應(yīng)條件即可得到不同大小粒徑CdTe量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)射光譜的表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)，形成高選擇性、高靈敏、帶有分子識(shí)別和檢測(cè)性能納米結(jié)構(gòu)熒光探針。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，包括在發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾上巰基乙酸(Th1glycolic Acid, TGA),使其表面帶有羧基官能團(tuán)，其特征在于:所述的CdTe量子點(diǎn)表面帶有羧基，其表面帶負(fù)電荷的羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯通過正負(fù)電荷的靜電作用，當(dāng)CdTe量子點(diǎn)與目標(biāo)分子百草枯在空間上相互接近，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，CdTe量子點(diǎn)熒光探針發(fā)射光譜為紅色發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分析物百草枯分子所吸收，利用CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量百草枯的檢測(cè)，本發(fā)明的制備過程包括如下兩個(gè)步驟:
1.1第一步是紫色透明NaHTe溶液的制備:首先，分別稱取0.12 g?0.13 g碲粉和0.07 g?0.09 g硼氫化鈉，置于50 mL三口燒瓶中，然后用I mL的微量進(jìn)樣器加入2 mL?4 mL.0去離子水于50 mL三口燒瓶中，在25°C條件下，氦氣氣氛中進(jìn)行反應(yīng)至黑色碲粉消失，得到紫色透明NaHTe溶液；
1.2第二步是在發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾巰基乙酸:稱取0.4 g?0.5 g CdCl2.2.5H20溶于50 mL三口燒瓶中，加入20 mL?25 mL去離子水，超聲3?5分鐘，再加入300 μ L?400 μ L巰基乙酸，用0.1 mo I.PKOH溶液調(diào)節(jié)其溶液pH值在10?12之間，在此溶液中通入氦氣0.5?I小時(shí)后，迅速加入第一步所得的NaHTe溶液，溶液由無色變?yōu)楹稚?，在氦氣氣氛下繼續(xù)回流反應(yīng)，隨著回流反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌壬笾饾u加深，在48?50h后,最后反應(yīng)溶液變?yōu)樯詈稚?通過控制回流反應(yīng)時(shí)間即可得到不同大小粒徑CdTe量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)光譜帶的表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)；
將上述所得的表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)，用丙酮清洗三次去除多余未反應(yīng)的底物，然后將CdTe量子點(diǎn)重新分散在去離子水中，得到表面帶負(fù)電荷羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，這種紅色發(fā)光譜帶的CdTe量子點(diǎn)熒光探針對(duì)百草枯具有選擇性、靈敏性，實(shí)現(xiàn)對(duì)百草枯的痕量探測(cè)。
[0013]作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)展，所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針熒光發(fā)射光譜是紅色發(fā)光譜帶。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針發(fā)光譜帶可通過調(diào)節(jié)回流反應(yīng)時(shí)間來加以控制。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針發(fā)射紅色發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分析物百草枯分子所吸收。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾官能基團(tuán)是巰基乙酸。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾的巰基乙酸中的羧基是帶負(fù)電荷。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針表面的巰基乙酸中負(fù)電荷羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯通過正負(fù)電荷的靜電引力相互作用。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針對(duì)目標(biāo)分子百草枯痕量檢測(cè)是基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理。所說制備不同發(fā)光譜帶的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的回流氣氛是氦氣。所說CdTe量子點(diǎn)熒光探針表面修飾巰基乙酸表面負(fù)電荷通過KOH來調(diào)節(jié)。
[0014]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果
近年來，CdTe量子點(diǎn)熒光探針在生物、化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用吸引了大批研究者的興趣。哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉紹琴等報(bào)道了基于CdTe量子點(diǎn)和乙酰膽堿酯酶納米結(jié)構(gòu)作為生物傳感器對(duì)有機(jī)憐殺蟲劑的檢測(cè)(B1sensors and B1electronics, 2011, 26, 3081 -3085)。華僑大學(xué)孫向英研究小組報(bào)道了 “A sensitive and regenerable b1sensor fororganophosphate pesticide based on self-assembled multilayer film with CdTe asfluorescence probe” (Luminescence, 2011, 26,616 - 621),發(fā)展了在 CdTe 量子點(diǎn)突光探針表面修飾上酶，實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。南京大學(xué)于俊生研究小組報(bào)道了"CdTeiCdS半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為農(nóng)藥百草枯的高靈敏傳感器”(高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2010，31，1118-1125)采用硫普羅寧(T1pronin，TP)作為穩(wěn)定劑合成了水溶性的高熒光CdTeOCdS量子點(diǎn)。研究了該量子點(diǎn)與10種農(nóng)藥的相互作用。當(dāng)農(nóng)藥濃度為4.76X 10_6 mol/L時(shí)，農(nóng)藥百草枯(Paraquat)能顯著淬滅CdTeOCdS量子點(diǎn)的熒光，使其熒光強(qiáng)度下降87.3%，而分別加入乙酰甲胺磷及辛硫磷等其它9種農(nóng)藥，僅能使CdTeOCdS量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度下降0.1%?5.1%，顯示了該CdTeOCdS量子點(diǎn)對(duì)百草枯的特異性傳感作用。華中師范大學(xué)的李海兵研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了 “Luminescence switching of CdTe quantum dots in presence ofp-sulfonatocalix[4] arene to detect pesticides in aqueous solut1n，， (Talanta,2009，78，1359 - 1363)。合成了 CdTeOS12OC[4]熒光探針基于熒光增強(qiáng)原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滅多蟲農(nóng)藥殘留分子的敏感探測(cè)。此外，該研究團(tuán)隊(duì)還報(bào)道“Synthesis of CdTe quantumdots in sol-gel-derived composite silica spheres coated with calix 4 arene asluminescent probes for pesticides，，(Chemistry of Materials, 2007,19,4148-4154)。以超分子p-sulfonatocalix [4] arene作為感光添加劑,組合制備了 CdTe量子點(diǎn),基于突光增強(qiáng)原理實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)藥苯胺硫磷和啶蟲脒檢測(cè)。2013年吉林大學(xué)孫春燕等人公開了發(fā)明專利(CN201310000400.8) “一種利用CdTe量子點(diǎn)和金納米粒子的雙信號(hào)法快速檢測(cè)蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的方法”。該發(fā)明采用以下步驟:(I)CdTe量子點(diǎn)的合成和純化；(2)金納米粒子(AuNPs)的制備；(3)通過測(cè)定熒光光譜圖觀察CdTe量子點(diǎn)與金納米粒子的熒光內(nèi)濾作用；(4)通過測(cè)定熒光光譜圖觀察CdTe量子點(diǎn)、金納米粒子、底物和酶體系的反應(yīng)；運(yùn)用金納米粒子對(duì)CdTe量子點(diǎn)的熒光淬滅作用方法檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥并進(jìn)行實(shí)際樣品的檢測(cè)。2013年陶慧林公開了發(fā)明專利(CN2001310004659.X) “一種利用CdTe量子點(diǎn)熒光探針檢測(cè)痕量土霉素的方法”。該發(fā)明以CdTe量子點(diǎn)為熒光探針，利用土霉素與CdTe量子點(diǎn)通過靜電相互作用結(jié)合形成新的復(fù)合體系，造成CdTe量子點(diǎn)熒光發(fā)生淬滅，從而建立了一種測(cè)定痕量土霉素的方法。2012年胡琴等人公開了發(fā)明專利(CN201210382810.9)"CdTeiS12量子點(diǎn)表面單胺類神經(jīng)遞質(zhì)分子印跡聚合物的制備方法”。該發(fā)明采用了下述步驟:用碲粉、NaBH4,在氮?dú)鈿夥障潞铣蒒aBTe溶液，然后在另一個(gè)反應(yīng)容器中加入蒸餾水，再依次加入Cd2+母液、巰基丙酸，調(diào)節(jié)pH值至9.0?10，加熱至90?10(TC時(shí)，再將上述合成的NaBTe溶液導(dǎo)入,攪拌均勻,緩慢加入正娃酸乙酯,在氮?dú)鈿夥障禄亓??8 h,得到CdTeiS12量子點(diǎn)，然后以CdTeOS12量子點(diǎn)為支撐體制備CdTe@Si02@MIPs。2012年胥傳來等人公開了發(fā)明專利(CN201210047116.1)“基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移對(duì)水溶液中汞離子和/或銀離子同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的方法”。該發(fā)明采用以下步驟:(1)巰基丙酸MPA包裹的碲化隔CdTe量子點(diǎn)的制備；(2)檢測(cè)用的核酸探針的設(shè)計(jì)與合成；(3)量子點(diǎn)與核酸的熒光探針CdTe-DNA的制備；(4)重金屬離子Ag+和/或Hg2+的檢測(cè)。2009年尚慶坤等人公開了發(fā)明專利(CN200910067433.8)“CdTe-他莫昔芬熒光探針的制備方法”。本發(fā)明采用表面修飾技術(shù)，以他莫昔芬與純化后的綠色CdTe溶液混合，調(diào)節(jié)體系的pH值，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加熱、冷凝回制得CdTe-他莫昔芬探針。2009年尚慶坤等人公開了發(fā)明專利(CN200910067432.3 )“CdTe-鹽酸多柔比星熒光探針的制備方法”。該發(fā)明采用表面修飾技術(shù)，以鹽酸多柔比星與純化后的橙紅色CdTe溶液混合，調(diào)節(jié)體系的pH值，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加熱、冷凝回制得CdTe-鹽酸多柔比星探針。
[0015]但是這些文獻(xiàn)報(bào)道的是對(duì)不同目標(biāo)分析物檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)的制備方法，所述的方法中沒有攜帶專識(shí)性的基團(tuán)，選擇性差，即使是表面修飾了功能基團(tuán)僅僅是對(duì)CdTe量子點(diǎn)起到穩(wěn)定和分散作用，未見基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理去檢測(cè)目標(biāo)分析物的報(bào)道，更未涉及到利用表面修飾巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)發(fā)射紅色光譜帶熒光探針對(duì)百草枯檢測(cè)報(bào)道，即使有對(duì)百草枯進(jìn)行檢測(cè)，所采用的合成方法和熒光探針淬滅原理也是不一樣的。因此，合成高選擇性和高靈敏的發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的制備方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)超痕量百草枯分子識(shí)別和檢測(cè)有其必要性。
[0016]本發(fā)明首先是紫色透明NaHTe溶液的制備:首先，分別稱取0.12 g?0.13 g碲粉和0.07 g?0.09 g硼氫化鈉，置于50 mL三口燒瓶中，然后用I mL的微量進(jìn)樣器加入2mL?4 mL去離子水于50 mL三口燒瓶中，在25°C條件下，氦氣氣氛中進(jìn)行反應(yīng)至黑色碲粉消失，得到紫色透明NaHTe溶液；
然后在發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾巰基乙酸:稱取0.4 g?
0.5 g CdCl2.2.5H20溶于50 mL三口燒瓶中，加入20 mL?25 mL去離子水，超聲3?5分鐘，再加入300 μ L?400 μ L巰基乙酸，用0.1 mo I.L^1KOH溶液調(diào)節(jié)其溶液pH值在10?12之間，在此溶液中通入氦氣0.5?I小時(shí)后，迅速加入第一步所得的NaHTe溶液，溶液由無色變?yōu)楹稚?，在氦氣氣氛下繼續(xù)回流反應(yīng)，隨著回流反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌壬笾饾u加深，在48?50 h后,最后反應(yīng)溶液變?yōu)樯詈稚?通過控制回流反應(yīng)時(shí)間即可得到不同大小粒徑CdTe量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)射光譜帶的表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)；
將上述所得的表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)，用丙酮清洗三次去除多余未反應(yīng)的底物，然后將CdTe量子點(diǎn)重新分散在去離子水中，得到表面帶負(fù)電荷羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，這種發(fā)光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針對(duì)百草枯具有選擇性、靈敏性，實(shí)現(xiàn)對(duì)百草枯的痕量探測(cè)。
[0017]綜上所述，其一:表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，能夠?qū)Π俨菘莘肿舆x擇性識(shí)別。當(dāng)加入一定量的百草枯目標(biāo)分子后，發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)富電子羧基能夠與缺電子百草枯通過正負(fù)電荷靜電作用，綠色百草枯分子正好吸收CdTe量子點(diǎn)的所發(fā)射紅色光譜帶，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降，實(shí)現(xiàn)對(duì)百草枯的檢測(cè)。合成表面富含羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，同時(shí)也可以選擇性用來檢測(cè)其他農(nóng)藥殘留分子，如敵敵畏、乙草胺、草甘膦異丙胺鹽。可見，本發(fā)明所提供的方法是通用的，實(shí)用范圍比較廣泛。
[0018]其二:與傳統(tǒng)的農(nóng)藥檢測(cè)方法相比，表面修飾羧基的CdTe量子點(diǎn)的熒光探針具有較大的比表面積，擁有更多的識(shí)別位點(diǎn)，提高對(duì)目標(biāo)分子選擇性識(shí)別，利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，提高了對(duì)目標(biāo)分析物的高敏感的痕量檢測(cè)。
[0019]其三:本發(fā)明所提供的方法中，CdTe量子點(diǎn)粒徑和厚度可控，可以調(diào)節(jié)回流反應(yīng)時(shí)間來加以控制。
[0020]其四:選擇表面修飾巰基乙酸(TGA)的CdTe量子點(diǎn)目的，因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn):
(I)水相合成量子點(diǎn)方法簡(jiǎn)單，操作容易；(2)具有較大的比表面積，相對(duì)較低的成本；(3)在反應(yīng)過程中條件溫和，具有較好的化學(xué)和熱的穩(wěn)定性；(4)對(duì)環(huán)境污染?。?5)表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)帶負(fù)電能夠與帶正電的百草枯(Paraquat)通過靜電作用形成陰陽離子對(duì)，從而使CdTe量子點(diǎn)與百草枯分子在空間上十分接近，為發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移提供了便利條件，綠色的百草枯分子正好吸收CdTe量子點(diǎn)所發(fā)射的紅色光譜帶，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降，實(shí)現(xiàn)對(duì)百草枯的檢測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明所采用的百草枯分子與表面富含羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針淬滅過程示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明所采用的表面修飾巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜圖，插圖表示的是4種不同顏色的CdTe量子點(diǎn)在365nm紫外燈照射下的光學(xué)性質(zhì)。
[0023]圖3是本發(fā)明所采用的百草枯紫外-可見吸收光譜圖(插圖為百草枯在自然光下圖片)及熒光發(fā)射光譜帶分別為綠色和紅色CdTe量子點(diǎn)熒光探針。
[0024]圖4是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為紅色CdTe熒光量子點(diǎn)對(duì)不同濃度百草枯淬滅光譜變化圖(A)及對(duì)應(yīng)熒光淬滅常數(shù)圖(B)，所采用的發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)水溶液的濃度為2(^g/mL。
[0025]圖5是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的CdTe綠色熒光量子點(diǎn)對(duì)不同濃度百草枯淬滅光譜變化圖(A)及對(duì)應(yīng)熒光淬滅常數(shù)圖(B)，所采用的發(fā)射光譜為帶綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)水溶液的濃度為2(^g/mL。
[0026]圖6是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)隨不同濃度敵敵畏(A)、草甘酸異丙胺鹽(B)、乙草胺(C)和百草枯(D)加入后熒光強(qiáng)度變化關(guān)系圖。
[0027]圖7是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)隨不同濃度敵敵畏(A)、草甘酸異丙胺鹽(B)、乙草胺(C)和百草枯(D)加入后熒光強(qiáng)度變化關(guān)系圖。
[0028]根據(jù)附圖進(jìn)一步解釋

【具體實(shí)施方式】
圖1是本發(fā)明所采用的百草枯分子與表面富含羧基的發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針淬滅過程示意圖。在圖1中，表面帶負(fù)電荷羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針與帶正電荷的百草枯分子通過正負(fù)電荷靜電作用而相互接近時(shí)，發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET),即 CdTe 突光分子(又稱為突光供體)的熒光發(fā)射光譜與百草枯分子的紫外-可見吸收光譜光譜相重疊，受激發(fā)CdTe發(fā)射紅色光譜帶的熒光能夠被綠色的百草枯分子吸收，同時(shí)供體熒光分子自身的熒光強(qiáng)度發(fā)生衰減。并且熒光共振能量轉(zhuǎn)移程度與供、受體分子的空間距離緊密相關(guān)，一般為7?10 nm時(shí)即可發(fā)生FRET ;隨著距離延長(zhǎng)，F(xiàn)RET呈顯著減弱。根據(jù)正負(fù)電荷相互作用和熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，制備的表面含有負(fù)電荷的熒光量子點(diǎn)與帶有正電荷的百草枯農(nóng)藥分子結(jié)合會(huì)產(chǎn)生明顯的熒光強(qiáng)度衰減，基于這種的熒光淬滅法是一種高靈敏度、簡(jiǎn)單方便而快捷的檢測(cè)農(nóng)藥百草枯的方法。
[0029]圖2是本發(fā)明所采用的表面修飾巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜圖，插圖表示的是4種不同顏色的CdTe量子點(diǎn)在365nm紫外燈照射下的光學(xué)性質(zhì)。在圖2中首先是表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的制備。在CdTe量子點(diǎn)熒光探針的制備中，第一步是紫色透明NaHTe溶液的制備:首先，分別稱取0.12 g?0.13 g碲粉和0.07 g?
0.09 g硼氫化鈉,置于50 mL三口燒瓶中，然后用I mL的微量進(jìn)樣器加入2 mL?4 mL去離子水于50 mL三口燒瓶中，在25°C條件下，氦氣氣氛中進(jìn)行反應(yīng)至黑色碲粉消失，得到紫色透明NaHTe溶液；第二步是在發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾巰基乙酸:稱取0.4 g?0.5 g CdCl2.2.5H20溶于50 mL三口燒瓶中，加入20 mL?25 mL去離子水，超聲3?5分鐘，再加入300 μ L ^ 400 μ L巰基乙酸，用0.1 mol.LlOH溶液調(diào)節(jié)其溶液PH值在10?12之間，在上述所得的溶液中通入氦氣0.5?I小時(shí)后，迅速加入第一步所得的NaHTe溶液,溶液由無色變?yōu)楹稚?在氦氣氣氛下繼續(xù)回流反應(yīng),隨著回流反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌壬笾饾u加深，在48?50h后,最后反應(yīng)溶液變?yōu)樯詈稚ㄟ^控制回流反應(yīng)時(shí)間即可得到不同大小粒徑CdTe量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)射光譜的表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)。
[0030]將上述所得的表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)，用丙酮清洗三次去除多余未反應(yīng)的底物，然后將CdTe量子點(diǎn)重新分散在去離子水中，得到表面帶負(fù)電荷羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，這種紅色發(fā)光譜帶的CdTe量子點(diǎn)熒光探針對(duì)百草枯具有選擇性、靈敏性，實(shí)現(xiàn)對(duì)百草枯的痕量探測(cè)。
[0031]上述所制備的CdTe量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)源于納米晶體中電子和空穴的相互作用。當(dāng)CdTe量子點(diǎn)吸收超過其帶隙能的光子而被激發(fā)時(shí)，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生激子(電子一空穴對(duì))，激子的輻射復(fù)合產(chǎn)生熒光發(fā)射。從光譜圖中可以看出，合成的CdTe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射峰峰形對(duì)稱，半峰寬較窄，在CdTe量子點(diǎn)成長(zhǎng)的最初階段，納米晶的尺寸較小，隨著回流時(shí)間的延長(zhǎng)，CdTe納米粒子的熒光發(fā)射波長(zhǎng)逐漸紅移，發(fā)射光譜的峰位從526nm增至625nm,這意味著體系中的CdTe納米量子點(diǎn)的尺寸逐漸增大,從而使納米晶的激子帶隙逐漸改變，顯示了明顯的量子尺寸效應(yīng)。
[0032]圖3是本發(fā)明所采用的百草枯紫外-可見吸收光譜及發(fā)射光譜帶為紅色、綠色CdTe熒光量子點(diǎn)(插圖為自然光照射下的百草枯圖片)。由圖可以看出，目標(biāo)分析物百草枯的紫外-可見吸收峰值與發(fā)射光譜帶為紅色CdTe熒光量子點(diǎn)的歸一化光譜峰值有完全的重疊，則發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)的能量可完全被百草枯分子所吸收，即產(chǎn)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。而相對(duì)來說發(fā)射光譜帶為綠色CdTe量子點(diǎn)則重合較少，淬滅效果不明顯。
[0033]圖4是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為紅色CdTe熒光量子點(diǎn)對(duì)不同濃度(10_7 M?10_6 M)百草枯淬滅光譜變化圖(A)及對(duì)應(yīng)熒光淬滅常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(B)，所采用的發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)水溶液的濃度為2(^g/mL。圖4 (A)可以看出，隨著目標(biāo)分析物濃度的不斷增加，量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度逐漸減弱，出現(xiàn)明顯的熒光淬滅現(xiàn)象。這是因?yàn)榱孔狱c(diǎn)表面修飾的巰基乙酸帶有負(fù)電荷，而百草枯分子帶有正電荷，通過靜電相互作用可以使表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)與百草枯分子以靜電相互作用結(jié)合，空間距離相互接近，使得熒光共振能量轉(zhuǎn)移得以發(fā)生。根據(jù)熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，被激發(fā)的電子與百草枯分子發(fā)生分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移，使已激發(fā)的電子的能量被消耗，因此，CdTe量子點(diǎn)熒光探針發(fā)生熒光淬滅效應(yīng)。圖4 (B)是根據(jù)Stern-Volmer方程來擬合的熒光淬滅標(biāo)準(zhǔn)曲線，方程為“1/D-PKsvra，其中I。I分別為沒有目標(biāo)分析物和存在目標(biāo)分析物的穩(wěn)態(tài)熒光強(qiáng)度，[C]為加入的目標(biāo)分析物百草枯的濃度。從圖中可看出發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)分別在10_7?10_6 M濃度范圍內(nèi)的相對(duì)熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系。圖中，回歸方程為:1/1。-1= 6.85154C，淬滅常數(shù)為Ksv=6.85154X 107，線性相關(guān)系數(shù)R=0.99048。
[0034]圖5是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)對(duì)不同濃度(10_5 M?10_4 M)百草枯淬滅光譜變化圖(A)及對(duì)應(yīng)熒光淬滅常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(B)，所采用的發(fā)射光譜帶為綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)水溶液的濃度為2(^g/mL。圖5 (A)可以看出，隨著目標(biāo)分析物濃度的不斷增加，量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度減弱不明顯。這是因?yàn)榘l(fā)射光譜帶為綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)發(fā)射光譜與百草枯分子的紫外-可見吸收光譜僅有小部分重疊，能發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移條件不夠充分。量子點(diǎn)表面修飾的巰基乙酸帶有負(fù)電荷，而百草枯分子帶正電荷，通過靜電相互作用可以使表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)與百草枯分子以靜電相互作用結(jié)合，即使空間距離接近，由于前述原因，使得熒光共振能量發(fā)生部分轉(zhuǎn)移。根據(jù)熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，被激發(fā)的電子與百草枯分子發(fā)生分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移，使已激發(fā)的電子的能量被消耗，因此，發(fā)射光譜帶為綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)發(fā)生小部分熒光淬滅。圖5 (B)是根據(jù)Stern-Volmer方程來擬合的熒光淬滅標(biāo)準(zhǔn)曲線，方程為:(Itl/I)-1=Ksv [C]，其中Ip I分別為沒有目標(biāo)分析物和存在目標(biāo)分析物的穩(wěn)態(tài)熒光強(qiáng)度，[C]為加入的目標(biāo)分析物百草枯的濃度。圖5 (B)中可看出綠色熒光量子點(diǎn)在10_5?10_4M濃度范圍內(nèi)的相對(duì)熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，回歸方程為:1/% -1= 0.09927C，淬滅常數(shù)為 Ksv=9.927X 103,線性相關(guān)系數(shù) R=0.99217。
[0035]圖6是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)隨不同濃度敵敵畏(A)、草甘酸異丙胺鹽(B)、乙草胺(C)和百草枯(D)加入后熒光強(qiáng)度變化關(guān)系圖。圖6中(A)、(B)、(C)和(D)中曲線從上而下分別表示的是加入0,10' 10' 1(T7，I(T6和10_5mol/L的敵敵畏、草甘酸異丙胺鹽、乙草胺和百草枯。由于測(cè)量?jī)x器存在誤差，一般為±8%，故可認(rèn)為隨著前三種農(nóng)藥目標(biāo)分析物的加入量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度沒有降低或降低的很小，同時(shí)說明百草枯對(duì)CdTe量子點(diǎn)熒光探針具有選擇性的熒光淬滅作用，且檢測(cè)靈敏度達(dá)到了 1.0X10_9mol/L，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)藥百草枯的超痕量檢測(cè)。
[0036]圖7是本發(fā)明所采用的表明富含羧基的發(fā)射光譜帶為綠色的CdTe熒光量子點(diǎn)隨不同濃度敵敵畏(A)、草甘酸異丙胺鹽(B)、乙草胺(C)和百草枯(D)加入后熒光強(qiáng)度變化關(guān)系圖。圖7中(A)、(B)、(C)和(D)中曲線從上而下分別表示的是加入0,10_9，10_8，10_7，10_6和10_5mol/L的敵敵畏、草甘酸異丙胺鹽、乙草胺和百草枯。由于測(cè)量?jī)x器存在誤差，一般為±8%，故可認(rèn)為隨著敵敵畏、草甘酸異丙胺鹽、乙草胺和百草枯加入量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度下降的很小。這說明四種農(nóng)藥對(duì)制備的發(fā)射綠色熒光的CdTe量子點(diǎn)探針淬滅作用很弱，因此，表明了合成發(fā)射光譜帶為紅色的CdTe熒光量子點(diǎn)探針對(duì)農(nóng)藥百草枯的可以實(shí)現(xiàn)超痕量檢測(cè)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]—種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，包括在發(fā)光譜帶為紅色的CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾上巰基乙酸(Th1glycolic Acid, TGA)，使其表面帶有羧基官能團(tuán)，其特征在于:所述的CdTe量子點(diǎn)表面帶有羧基，其表面帶負(fù)電荷的羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯通過正負(fù)電荷的靜電作用，當(dāng)WTe量子點(diǎn)與目標(biāo)分子百草枯在空間上相互接近，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，CdTe量子點(diǎn)熒光探針發(fā)射光譜為紅色發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分子百草枯所吸收，利用CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量百草枯的檢測(cè)，本發(fā)明的制備過程包括如下兩個(gè)步驟:
1.1第一步是紫色透明NaHTe溶液的制備:首先，分別稱取0.12 g?0.13 g碲粉和
0.07 g?0.09 g硼氫化鈉，置于50 mL三口燒瓶中，然后用I mL的微量進(jìn)樣器加入2 mL?4 mL去離子水于50 mL三口燒瓶中，在25°C條件下，氦氣氣氛中進(jìn)行反應(yīng)至黑色碲粉消失，得到紫色透明NaHTe溶液；
1.2第二步是在發(fā)射光譜帶為紅色CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾巰基乙酸:稱取0.4 g " 0.5 g CdCl2.2.5H20溶于50 mL三口燒瓶中，加入20 mL?25 mL去離子水，超聲3?5分鐘，再加入300 μ L?400 μ L巰基乙酸，用0.1 mo I.PKOH溶液調(diào)節(jié)其溶液PH值在10?12之間，在上述所得的溶液中通入氦氣0.5?I小時(shí)后，迅速加入第一步所得的NaHTe溶液,溶液由無色變?yōu)楹稚?在氦氣氣氛下繼續(xù)回流反應(yīng),隨著回流反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌壬笾饾u加深，在48?50h后,最后反應(yīng)溶液變?yōu)樯詈稚ㄟ^控制回流反應(yīng)時(shí)間即可得到不同大小粒徑CdTe量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)射光譜的表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)；
將上述所得的表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)，用丙酮清洗三次去除多余未反應(yīng)的底物，然后將CdTe量子點(diǎn)重新分散在去離子水中，得到表面帶負(fù)電荷羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，這種紅色發(fā)光譜帶的CdTe量子點(diǎn)熒光探針對(duì)百草枯具有選擇性、靈敏性和痕量探測(cè)的性能。
[0038]實(shí)施例:根據(jù)正負(fù)電荷作用，利用制得的CdTe量子點(diǎn)作為支撐體，采用兩步反應(yīng)可得到表面富含羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針。
[0039]1.1第一步是紫色透明NaHTe溶液的制備:首先，分別稱取0.12 g?0.13 g碲粉和0.07 g?0.09 g硼氫化鈉，置于50 mL三口燒瓶中，然后用I mL的微量進(jìn)樣器加入2mL?4 mL去離子水于50 mL三口燒瓶中，在25°C條件下，氦氣氣氛中進(jìn)行反應(yīng)至黑色碲粉消失，得到紫色透明NaHTe溶液；
1.2第二步是在發(fā)射光譜帶為紅色CdTe量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾巰基乙酸:稱取0.4 g " 0.5 g CdCl2.2.5H20溶于50 mL三口燒瓶中，加入20 mL?25 mL去離子水，超聲3?5分鐘，再加入300 μ L?400 μ L巰基乙酸，用0.1 mo I.PKOH溶液調(diào)節(jié)其溶液PH值在10?12之間，在上述所得的溶液中通入氦氣0.5?I小時(shí)后，迅速加入第一步所得的NaHTe溶液,溶液由無色變?yōu)楹稚?在氦氣氣氛下繼續(xù)回流反應(yīng),隨著回流反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌壬笾饾u加深，在48?50h后,最后反應(yīng)溶液變?yōu)樯詈稚?，通過控制回流反應(yīng)時(shí)間即可得到不同大小粒徑CdTe量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)射光譜的表面修飾了羧基的CdTe量子點(diǎn)；
將上述所得的表面修飾了巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)，用丙酮清洗三次去除多余未反應(yīng)的底物，然后將CdTe量子點(diǎn)重新分散在去離子水中，得到表面帶負(fù)電荷羧基的CdTe量子點(diǎn)熒光探針，這種紅色發(fā)光譜帶的CdTe量子點(diǎn)熒光探針對(duì)百草枯具有選擇性、靈敏性和痕量探測(cè)的性能。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的以了6量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，包括在發(fā)射光譜帶為紅色的以16量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾上巰基乙酸(1111081700110 &1(1，了以)，使其表面帶有羧基官能團(tuán)，其特征在于:所述的量子點(diǎn)表面帶有羧基，其表面帶負(fù)電荷的羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯通過正負(fù)電荷的靜電作用，當(dāng)以了6量子點(diǎn)與目標(biāo)分子百草枯在空間上相互接近，利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，發(fā)射光譜為紅色的⑶化量子點(diǎn)熒光探針的發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分子百草枯所吸收，利用⑶化量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量百草枯的檢測(cè)，本發(fā)明的制備過程包括如下兩個(gè)步驟: 1.1第一步是紫色透明版1肌6溶液的制備:首先，分別稱取0.12 8?0.13 8碲粉和0.07 8?0.09 8硼氫化鈉，置于50 0[三口燒瓶中，然后用1 0[的微量進(jìn)樣器加入2此?4此去離子水于50 III[三口燒瓶中，在251條件下，氦氣氣氛中進(jìn)行反應(yīng)至黑色碲粉消失，得到紫色透明他肌6溶液； 1.2第二步是在發(fā)射光譜帶為紅色的(--量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾巰基乙酸:稱取0.4 8?0.5 8111[三口燒瓶中，加入20齓?25 111[去離子水，超聲3?5分鐘，再加入300 ^ 400 ^ I巰基乙酸，用0.1 11101 -溶液調(diào)節(jié)其溶液邱值在10?12之間，在上述所得的溶液中通入氦氣0.5?1小時(shí)后，迅速加入第一步所得的溶液，溶液由無色變?yōu)楹稚?，在氦氣氣氛下繼續(xù)回流反應(yīng)，隨著回流反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌壬笾饾u加深，在48?5011后，最后反應(yīng)溶液變?yōu)樯詈稚ㄟ^控制回流反應(yīng)時(shí)間即可得到不同大小粒徑(--量子點(diǎn)，即得到不同熒光發(fā)射光譜的表面修飾了羧基的(--量子點(diǎn)； 將上述所得的表面修飾了巰基乙酸的0(116量子點(diǎn)，用丙酮清洗三次去除多余未反應(yīng)的底物，然后將0(116量子點(diǎn)重新分散在去離子水中，得到表面帶負(fù)電荷羧基的0(116量子點(diǎn)熒光探針，這種發(fā)射光譜帶為紅色的(--量子點(diǎn)熒光探針對(duì)百草枯具有選擇性和靈敏性，實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量百草枯的探測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說(--量子點(diǎn)熒光探針熒光發(fā)射光譜是紅色發(fā)光譜帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說0(116量子點(diǎn)熒光探針發(fā)光譜帶可通過調(diào)節(jié)回流反應(yīng)時(shí)間來加以控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說(--量子點(diǎn)熒光探針發(fā)射紅色發(fā)光譜帶能夠被綠色的目標(biāo)分子百草枯所吸收。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說(--量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾官能基團(tuán)是巰基乙酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說(--量子點(diǎn)熒光探針的表面修飾的巰基乙酸中的羧基是帶負(fù)電荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說(--量子點(diǎn)熒光探針表面的巰基乙酸中負(fù)電荷羧基與帶正電荷的目標(biāo)分子百草枯通過正負(fù)電荷的靜電引力相互作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說(--量子點(diǎn)熒光探針對(duì)目標(biāo)分子百草枯痕量檢測(cè)是基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說制備不同發(fā)射光譜帶的(--量子點(diǎn)熒光探針的回流氣氛是氦氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)痕量百草枯檢測(cè)的(--量子點(diǎn)熒光探針的化學(xué)制備方法，其特征是:所說以16量子點(diǎn)熒光探針表面修飾巰基乙酸帶負(fù)電荷是通過1(0?來調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK104359880SQ201410615249
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】高大明, 孫虹, 陳紅, 張凌云, 管航敏, 王先琴, 耿娟娟, 劉陳未, 朱德春 申請(qǐng)人:合肥學(xué)院