[发明专利]基于碳量子点-卟啉组装体系的荧光探针及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及一种基于碳量子点‑卟啉组装的荧光探针，本发明通过高效的荧光共振能量转移技术，将氮、硫共掺杂的碳量子点溶液与TMPyP卟啉溶液通过荧光共振能量转移组装成了特定功能化的碳量子点‑卟啉组装体系，从而构建了一种可以用于特异性检测金属铜离子的荧光探针。本发明所述荧光探针通过720nm处的荧光信号变化来检测Cu²⁺的浓度，具有操作简单、灵敏度高、检测限低、成本低等优点。

技术领域

本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及一种基于碳量子点-卟啉组装的荧光探针，特别是其制备方法及其在金属离子检测领域的应用。

背景技术

碳量子点(CDots)作为一种新型碳基纳米材料，在近年来备受关注。相比于传统的纳米颗粒与有机染料，碳量子点具有毒性低、生物相容性好、荧光稳定性高、表面易功能化、成本低且易于大规模合成等优点，已在生物传感器、催化、药物传递、光学器件和光学成像等方面得到广泛应用。

卟啉是一类大分子杂环化合物，具有生物相容性好、独特的光化学活性、稳定性高，对可见光吸收率高等特点，卟啉及其配合物的设计、合成及应用研究一直受到化学、生物学、医学等领域的广泛关注。

荧光共振能量转移(FRET)现象是指当一个荧光团(能量给体)的发射光谱与另一个荧光团(能量受体)的激发光谱有一定重叠时，电子激发能在能量给体和能量受体之间传递，使能量受体被激发发射出荧光。5,10,15,20-四(1-甲基-4-吡啶基)卟啉四(对甲苯磺酸盐)(TMPyP)与碳量子点通过静电相互作用结合后，会产生荧光共振能量转移现象。

重金属离子污染是工业污染与生活垃圾污染中最常见的污染种类之一。重金属离子在环境中难以被降解，通过食物链进入人体后，会与人体中的各种重要成分发生反应，危害人体健康。其中，当人体摄入过量铜离子后，表现为威尔逊氏症。还有研究表明，过量铜离子可能参与阿尔茨海默病的发生与发展。重金属离子的毒害是累积性的，在初期由于剂量微小，往往难以被察觉。因此，微量铜离子的检测对环境污染的治理和保护人体健康至关重要。目前测定Cu²⁺的主要方法有原子荧光光度法、原子吸收法、原子发射光谱法和分光光度法等。相较于其它方法，本发明提供的荧光探针具有响应快、环境友好、成本低廉、性能良好等优点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于检测溶液中金属铜离子的荧光探针。

本发明的目的之二在于提供上述荧光探针的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述荧光探针在检测溶液中微量铜离子的应用。

为达到上述发明创造目的，本发明采用以下技术方案：

使用水热法一步合成氮、硫共掺杂的带负电的碳量子点，然后通过静电相互作用将碳量子点与正电卟啉相结合，产生荧光共振能量转移现象，将碳量子点-卟啉组装体系构建为荧光探针，实现对铜离子(Cu²⁺)的检测。

本发明公开了一种基于碳量子点-卟啉组装体系的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

1.将氨基酸和氢氧化钠以(1～10):(1～10)的质量比例混合溶解在10-50mL的水中，在100～160℃下水热反应10～20h，通过离心、透析得到棕色溶液碳量子点。所述氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸中的一种或几种；

2.在室温避光条件下，将TMPyP卟啉溶液与碳量子点溶液混合，混合溶液中的TMPyP卟啉溶液与碳量子点溶液的浓度分别为1～20μM与10～20μg/mL，等待20-100min，使两者通过静电作用充分结合，得到碳量子点-卟啉体系荧光探针。