[发明专利]一种双功能化石墨烯量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双功能化石墨烯量子点及其制备方法和应用，属于生物传感器技术领域。本发明按照柠檬酸：组氨酸：D‑青霉胺＝1:0.1:0.01～1:1:1的摩尔比，通过水热法制备得到双功能化石墨烯量子点DPA‑GQD‑His。本发明的双功能化石墨烯量子点能够高灵敏度、高选择性的定量检测单种或者多种有机磷农药，制备方法简单、易于推广。

技术领域

本发明涉及一种双功能化石墨烯量子点及其制备方法和应用，属于生物传感器技术领域。

背景技术

有机磷农药是典型的神经毒剂，本领域技术人员通常认为有机磷农药的毒性机制为：通过有机磷农药与胆碱能神经突触中的乙酰胆碱(ACh)相结合，从而抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性，使其无法水解ACh，导致ACh在突触间隙大量聚积，从而产生毒性效应，这也是有机磷农药主要的杀虫机制。有机磷农药急性中毒的常见暴露途径有皮肤接触、口服、呼吸等方式，潜伏期为30min～2h不等，常见的临床症状有头晕、恶心、呕吐、流涎、出汗、视力模糊、呼吸困难、肌张力减低等，严重时还会出现昏迷、肺水肿和肝功能异常等症状。因此，开发灵敏、快速测定有机磷农药的方法对农业安全和环境监测具有重要意义。事实上，单一农药可能未超过限量标准，多种农药低剂量同时暴露却会在人体内产生相互作用，增强或减弱彼此的毒性，从而引起不同于单一毒性的联合效应。由此可见，开展有机磷农药之间的联合毒性效应研究对于安全使用农药、保障人类健康也十分必要。

联合毒性试验模型主要包括活体动物模型和离体细胞模型。在过去的农药毒理学研究中，活体动物是最常用的试验模型。其中，大鼠、小鼠等哺乳动物具有形态学指标变化直观可见、便于进行生理学整体功能评价、病理药理代谢与人体相似(如基因和人体接近)、试验结果可外推到人等优点，因此是农药联合毒性评价中普遍采用的方法之一。随着研究的不断深入，人们发现并非所有的动物试验都能准确反映农药对人体的危害，特别是在联合毒性评价中，大量的试验样本和数据的积累，动物试验存在耗时、耗力、成本高、不可控因素多等弊端，为了解决这个问题，一种新的方法——离体细胞试验——逐渐受到研究者的青睐。离体细胞试验是指将细胞从体内分离出来，在一定条件下进行的研究，体外细胞培养技术具有快速、简便、成本低等优点，用细胞试验代替和印证动物试验结果，成为近年来进行农药安全性评价的常用方法。目前在农药混合物的神经毒性、遗传毒性、免疫毒性和内分泌干扰效应研究中，离体细胞试验已被广泛运用。

金属荧光纳米团簇、半导体量子点(QD)和有机荧光染料等光致发光纳米材料由于其独特的光学特性已成为研究热点。半导体量子点(QD)具有突出的性质，例如高荧光量子产率(QY)、窄光谱、良好的化学稳定性、高耐光漂白性、可调多色发射和优异的光学性质。然而，QD中一般含有重金属元素，如Cd、Pb和Hg，由于重金属对生物体和环境有害，因而QD的商业应用受到了一定的限制；金属荧光纳米团簇和有机荧光染料具有高荧光，但这种材料的耐光漂白性差和化学稳定性差的性质也限制了它们的应用。石墨烯量子点(Graphenequantum dot，GQD)是一种准零维纳米材料，粒径一般为几纳米左右。GQD具有优异的光学稳定性、化学惰性、耐光漂白性、低细胞毒性和生物相容性等优点，因此，GQD有望成为某些化学和生物分析中很有前景的荧光探针。

现有技术中报道过利用硫，氮共掺碳点作为发光体和反应加速器构建电化学发光体系，用于检测水体中阿特拉津含量，但是由于电化学传感体系自身具有高的灵敏度，其检测结果容易受检测环境影响，使得电化学信号不稳定的缺点。也有现有技术利用银纳米离子修饰碳点作为表面增强拉曼共振的基底，通过目标诱导碳点的聚集来使罗丹明6G的SERS信号得到增强从而定量检测阿特拉津，但是银纳米离子的引入增加了碳点的生物毒性，使其生物相容性减弱，从而不再适用于生物体中阿特拉津含量的测定。现有技术还报道过利用纳米金与碳点之间的内滤光效应成功对真实样品中啶虫脒含量进行定量检测，但其检测的灵敏度不够。

发明内容

【技术问题】