[发明专利]一种基于石墨烯量子点荧光探针阵列的金属离子检测方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯量子点荧光探针阵列的金属离子检测方法。首先，用水热法制备石墨烯量子点，并以石墨烯量子点为原料进行石墨烯量子点的掺杂，依次制得氮掺杂的石墨烯量子点、磷掺杂的石墨烯量子点、硫掺杂的石墨烯量子点以及硼掺杂的石墨烯量子点；然后，用石墨烯量子点和掺杂的石墨烯量子点组成荧光探针阵列，记录各种金属离子引起的上述石墨烯量子点荧光强度的变化，用线性判别分析法来检测区分金属离子。本发明采用的传感器阵列制备方法简单，成本低，需要的样品量小；传感器阵列能达到100％的金属离子区分精确度；可以同时检测区分多种金属离子；检测周期短，可控性强；所用仪器简单，结果判定直观。

技术领域

本发明属于纳米科学技术领域，具体涉及一种基于石墨烯量子点荧光探针阵列的金属离子检测方法。

背景技术

自然界中广泛的存在着重金属和过渡金属，其中一些金属元素在人类生命过程中起着非常重要的作用，比如说铜元素在肿瘤血管生长因子中就充当着十分重要的调节功能。人体细胞的生长发育、基因转录及神经传递过程都离不开锌离子的作用。而有些元素则对生物体会产生很强的毒性，例如铅元素就会造成神经系统、消化系统以及心脏的病变，汞元素则会对肾功能造成严重的损害。因此，对各种各样的金属离子的检测和识别的研究，有利于环境危害金属离子的检测以及探究有益金属元素在生物体中作用的机理。

以往检测金属离子的方法通常都是分为直接法和间接法两种类型。直接法就是直接运用金属离子本身的化学与物理性质来对其进行检测，其中包含原子发射/吸收光谱法以及离子选择性电极法。而间接法则是一种运用指示剂与金属离子之间的超分子作用或是特异性化学反应的信号改变从而对金属离子进行检测，这种方法包含比较传统的金属指示剂以及近年来兴起的金属离子荧光分子探针。

基于阵列的传感方法主要是通过对分析物的整体特征进行区分从而实现检测的目的，可以替代传统的依赖于特异识别作用的“锁-钥匙”检测方法用于生物分析领域。传感器阵列中一系列的识别单元与每一个待分析物之间的相互作用会产生针对该分析物的特征信号指纹图案，从而实现对待分析物的识别和分类。这种特殊的检测方法类似于哺乳动物的嗅觉，因此也称为“化学鼻子或舌头”检测方法。它是分析不同样品，复杂样品混合物，甚至是生物基质中待分析样品之间细微差异的有效方法。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于石墨烯量子点荧光探针阵列的金属离子检测方法，采用的传感器阵列制备方法简单，成本低，需要的样品量小；传感器阵列能达到100％的金属离子区分精确度；可以同时检测区分多种金属离子；检测周期短，可控性强；所用仪器简单，结果判定直观。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于石墨烯量子点荧光探针阵列的金属离子检测方法，首先，用水热法制备石墨烯量子点，并以石墨烯量子点为原料进行石墨烯量子点的掺杂，依次制得氮掺杂的石墨烯量子点、磷掺杂的石墨烯量子点、硫掺杂的石墨烯量子点以及硼掺杂的石墨烯量子点；然后，用石墨烯量子点和掺杂的石墨烯量子点组成荧光探针阵列，记录各种金属离子引起的上述石墨烯量子点荧光强度的变化，用线性判别分析法来检测区分金属离子。

进一步的，所述的石墨烯量子点的制备如下：将30-50mg氧化石墨烯粉末加入到30-50mL二次水中，放入超声波清洗仪中超声分散，再加入1-2mL过氧化氢，超声分散均匀；将混合液转移至反应釜中，密封后在180℃条件下反应60-90min；将反应液通过0.22μm的水系滤膜进行抽滤，收集滤液得到石墨烯量子点的水分散液，冷冻干燥。