[发明专利]一种基于荧光碳点、共掺杂纳米晶的比率型荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于无机发光材料领域，一种基于荧光碳点、共掺杂纳米晶的比率型荧光探针及其制备方法和应用，该比率型荧光探针包括二氧化硅微球和10Ca/6Tb:Bi2O2S纳米晶，二氧化硅微球表面氨基化后修饰一层10Ca/6Tb:Bi2O2S纳米晶，并在10Ca/6Tb:Bi2O2S纳米晶外层还包裹修饰有氨基化荧光碳量子点。采用10Ca/6Tb:Bi2O2S纳米晶量子点修饰在二氧化硅微球表面，且由于二氧化硅的网格是光透明的，能很大程度上减小荧光信号标签的光强度损失。采用生物毒性低的荧光碳量子点严实地包裹在量子点表面，不仅增加了微球最外层的碳点负载的效率，而且也降低了探针的生物毒性。在运用这种探针进行L929细胞内Hg2+检测及成像时，由于探针的毒性低，L929细胞对它的摄取足量，使得该探针在细胞内Hg2+超灵敏无干扰的分析检测中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于无机发光材料领域，尤其涉及一种基于荧光碳点、共掺杂纳米晶的比率型荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

汞是毒性较强的金属元素之一主要以Hg0、Hg²⁺以及有机汞三种形式存在其中有机汞的毒性最大。Hg²⁺被吸收后可通过血液循环系统进入全身及各个组织器官可造成中枢神经异常以及肝、肾等内脏的不可逆转地永久性损害导致食欲不振、懒惰等症状。采用荧光探针检测Hg²⁺具有高灵敏度与高分辨率的特性目前主要研究的探针包含碳量子点、MOF或者有机物体系这些体系的光学性能不稳定例如有机物的发光效率会随着照射时间的延长而减弱。

目前汞离子检测的方法主要分为两大类，一类是依赖大型分析仪器的检测方法，主要有原子吸收光度法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、共振瑞利散射光谱法(RSS)、电化学法、气相色谱法、液相色谱法、质谱法以及多种仪器联用技术法等这些方法大都需要对样品进行富集、分离等专业而的繁琐预处理过程对操作者有一定的安全隐患再者仪器价格昂贵运行、维护费用高检测成本太高。另一类是化学传感器检测方法该方法具有灵敏、简便、响应时间短、分析速度快、选择性较高、实时检测及生物应用等区别于大型分析仪器检测方法的突出优点。

量子点(QuantumDotQD)又称为纳米晶或人造原子是一种由II-VI族或III-V族元素组成的准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米颗粒。通常量子点在三个维度上的尺寸都在100纳米(nm)以下。由于量子限域效应(quantumconfinementeffect)量子点中的电子和空穴具有分立能级结构受激后可以发射荧光。通过控制量子点的形状、结构和尺寸可以方便地调节其能隙宽度、激子束缚能的大小以及激子的能量蓝移等电子状态。随着量子点尺寸的逐渐减小量子点的光吸收谱出现蓝移现象。尺寸越小则谱蓝移现象也越显著即所谓的量子尺寸效应。由于量子点可吸收所有高于其带隙能量的光子而发射的光波长(即颜色)具有尺寸依赖性因此可用尺寸不同的同类量子点形成发光波长(即颜色)不同的一系列标记物。

中国发明专利申请(申请号：)公开了制备纳米晶的过程中通过加入碱土钙离子降低硫氧化铋纳米晶的形核能垒进而促进硫氧化铋纳米晶的生长且纳米晶表面由于油酸的包覆而带负电。制备得到的Ca/Tb:Bi₂O₂S纳米晶材料在254nm紫外灯照射下发出明亮的绿光荧光，量子效率为40.2％。在该体系中Tb³⁺离子的5d能级位置较低4f-5d跃迁位于紫外区域与Hg²⁺离子在紫外区域的吸收峰位置相近当纳米晶表面通过静电吸附Hg²⁺离子后Tb³⁺离子5d能级上的电子经Hg²⁺离子无辐射弛豫到基态减少了Tb³⁺离子⁵D₄能级的电子布居数导致Tb³⁺离子的发光强度减弱且减弱的幅度非常明显非常适合于Hg²⁺离子的检测。

发明内容