[发明专利]一种用于菊糖酶活度检测的碳量子点及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于菊糖酶活度检测的碳量子点及制备方法和应用。以菊糖和柠檬酸混合溶液为碳源，通过水热法一步合成绿色荧光碳量子点，其在450纳米激发光激发下具有520纳米最强发射，且荧光发射波长不随激发波长的改变而改变。利用该碳量子点为探针，碳量子点的荧光随菊糖酶活度增加而猝灭，荧光强度降低值与菊糖酶活度呈良好线性关系，构建了一种菊糖酶活度检测的方法。本发明公开的菊糖和柠檬酸制备碳量子点选材新颖，构建的菊糖酶活度检测方法具有操作简单、灵敏度高、选择性强等特点，可用于菊糖酶活度的快速检测，本发明填补菊糖酶活度测定技术空白，具有良好应用前景。

技术领域

本发明属于化学、生物学和材料学的交叉领域，涉及材料制备、生物酶活度检测，具体涉及一种用于菊糖酶活度检测的碳量子点及制备方法和应用。

背景技术

碳量子点，通常是指一类以碳为主要元素、尺寸介于2～10nm之间、三个维度都处于纳米级的晶体，是一种拥有特殊光学、电学、生物学特性的纳米粒子。与传统的半导体量子点相比，以柠檬酸为碳源合成的碳量子点具有优异光学性能的同时，还具有良好的水溶性和生物相容性，这使得碳量子点在生物学中的获得广泛应用。菊糖，又称菊粉，是一种广泛存在于菊芋的块茎、蓟的根中的多糖。菊糖分子由30个左右β-D-呋喃果糖和1～2个吡喃葡萄糖残基聚合而成，是由D-果糖经β(1-2)糖苷键链接而成的线性直链多糖，末端常带有一个葡萄糖残基。菊糖具有控制血糖、血脂，调节肠道微生物菌群等生理活性，在生物、医学、保健等领域具有广泛应用。

常见的以柠檬酸为碳源，水热合成的碳量子点大多发射蓝色荧光，如Shoujun Zhu等(Shoujun Zhu,Qingnan Meng,Lei Wang,Junhu Zhang,Yubin Song,Han Jin,KaiZhang,Hongchen Sun,Haiyu Wang,Bai Yang.,Angew.Chem.2013,125,4045-4049)报道的方法，且此类碳量子点的发射波长通常是随着激发波长的变化而变化的，即具有激发波长依赖性。

菊糖酶，是一种来源于植物、土壤、动物消化道中的多种微生物，可以水解β(1-2)糖苷键的水解酶，其学名为β(1-2)-D果聚糖酶。菊糖酶可从果聚糖的非还原端逐个切下单糖(外切酶活性)，也可以在果聚糖分子内部随机切断某个β(1-2)糖苷键(内切酶活性)。人体本身无法合成菊糖酶，需要借助肠道内大肠杆菌、双歧杆菌等各种微生物菌群来产生菊糖酶，由此产生的菊糖酶在有助于人体吸收利用菊糖的同时，也促进肠道微生物菌群更好的发挥多种生理生化功能，因此，菊糖酶活度水平对人体肠道微生物菌群意义重大。然而经调研发现，现有菊糖酶活度检测技术手段匮乏，缺少准确快速的菊糖酶活度检测方法。因此探索实现对菊糖酶活度的快速高效检测，在生命科学领域具有重要意义和良好前景。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种用于菊糖酶活度检测的碳量子点，能够在水溶液中菊糖酶活度检测，填补菊糖酶活度测定技术空白，且具有简便、快速、高效等特点，在生命科学领域具有重要意义和良好前景。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于菊糖酶活度检测的碳量子点，以菊糖和柠檬酸为碳源进行制备，制得的碳量子点的能够发射最大波长为520nm的绿色荧光。

本发明的碳量子点不仅能够检测水溶液中的菊糖酶活度，而且发射荧光的波长不随激发波长的而改变。

本发明的目的之二是提供一种用于菊糖酶活度检测的碳量子点的制备方法，以菊糖和柠檬酸为碳源，采用水热法进行反应即可获得碳量子点；水热法的温度为150～180℃，反应时间为3～6h。

本发明的目的之三是提供一种上述碳量子点或上述制备方法获得的碳量子点在检测菊糖酶活度中应用。

本发明的目的之四是提供一种在检测菊糖酶活度的检测方法，将上述碳量子点或上述制备方法获得的碳量子点作为荧光探针。