[发明专利]一种基于碲化镉量子点荧光猝灭阵列传感器的设计方法及应用

说明书

本发明提供了一种基于碲化镉量子点荧光猝灭阵列传感器的设计方法及应用，以不同配体修饰的碲化镉量子点为传感元件，利用荧光信号差异的互补特性构建了荧光传感器阵列。该传感器能对己酸、乙酸、乳酸、丁酸、庚酸5种有机羧酸进行准确地定性判别与定量分析，并被广泛用于富含有机羧酸样品的在线识别监测。本发明基于四种不同配体修饰的碲化镉量子点开发的量子点传感阵列对有机酸的识别与定量分析能力强；响应速度快。相比于传统以多种有机染料组建的阵列传感器，该阵列传感具有操作简便、成本低廉、快速高效且容易实现在线可视化检测。该荧光传感器对其他富含有机羧酸的多组分复杂样品(如白酒)的鉴别具有实际的应用价值。

技术领域

本发明涉及金属量子点传感阵列，具体涉及一种基于碲化镉量子点荧光猝灭阵列传感器的设计方法及应用，能用于己酸、乙酸、乳酸、丁酸和庚酸的定性定量分析。属于纳米技术与食品检测领域。

背景技术

食品中有机酸是一类重要的风味物质，食品中的有机酸主要来源于食品原材料、发酵过程产生以及生产加工过程中的添加，其中有机酸的种类与含量对食品的风味于功效具有很大的影响。例如有机酸作为白酒最重要的味感剂，在各种白酒中都起着举足轻重的作用。酒中的短链有机酸主要有乙酸、乳酸、丁酸、庚酸及己酸，乙酸具有帮助消化、杀菌抗病毒，降血脂等功效；乳酸是人体必需的有机酸，能防止细胞老化，同时具有杀菌抗病毒等作用；丁酸具有抑制肿瘤细胞的生长与繁殖等作用。酸的种类及其比例对白酒的酒体和风格具有决定性作用。因此对食品中有机酸的种类与含量进行判别分析对食品品质检测具有重要意义。传统对食品中有机酸的检测多数为色谱法，仪器检测方法对复杂机制中有机酸的识别能力强，检测灵敏度高等优点，但仪器方法存在操作复杂，成本高等局限性。因此亟需开发一种快速、准确、高效的食品中有机酸检测方法。

光学传感器阵列是一种基于多通道颜色或荧光变化对复杂混合物进行识别的简单而快速的方法。荧光和比色化学传感器阵列由于具有响应范围广、灵敏度高等特点，与传统的单点响应模式相比，阵列传感提供了更丰富的响应信号，提高了检测的特异性，因此可以用于食品这种多组分复杂体系的检测。与传统有机荧光染料分子相比，量子点具有光学稳定性好、量子产率高、荧光寿命长等优良的光电特性，在生物化学传感领域得到了广泛的研究。通过调节纳米粒子的组成、尺寸和表面配体结构，容易实现量子点不同的光电特性，这为构建传感器阵列提供了一种扩展策略。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于四种不同配体修饰的碲化镉量子点组建量子点荧光传感阵列的设计方法，该阵列制作简便，并能用于5种不同的有机羧酸的定性判别与定量分析。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种基于碲化镉量子点荧光猝灭阵列传感器的设计方法，具体步骤如下：

(1)将氯化镉和含巯基的配体溶于超纯水中(氯化镉：配体的摩尔质量比为1：1)，在室温下搅拌15分钟。根据不同的配体用氢氧化钠溶液或者盐酸溶液将pH调节至不同值(N-乙酰-L-半胱氨酸、巯基乙酸、谷胱甘肽、巯基乙胺配体分别为9.70,11.00,10.00,5.50)，在氮气氛围下搅拌15分钟。加入亚碲酸钠，氯化镉：亚碲酸钠的摩尔质量比为1：0.2，再加入硼氢化钠，氯化镉：硼氢化钠的摩尔质量比为3：4，通氮气搅拌10分钟。最后将搅拌后的溶液放入100℃油浴中搅拌反应至量子点溶液荧光呈现橙黄色或黄绿色。冷却至室温，量子点溶液与无水乙醇以体积比1:3加入乙醇，静置30分钟后，8000rpm转速下离心15分钟后洗涤，将沉淀溶于无水乙醇，重复三次离心纯化后冷藏备用，三次无水乙醇用量相同。

(2)用乙醇配置0.1mmol/L-0.8mmol/L的己酸、乙酸、乳酸、丁酸、庚酸五种有机酸，取10μL配置好的有机酸样品在加入990μL稀释100倍的量子点溶液后，量子点溶液处于荧光猝灭的状态，混匀静置10分钟后测量其荧光强度。不同有机酸的加入使得量子点荧光强度不同程度地降低。分别测试记录不同量子点与不同有机酸响应的光谱数据，每个样品平行测量6次，并且每次采集3组荧光光谱数据。

(3)以不同的量子点作为传感元件，建立多通道荧光传阵列感器。