[发明专利]一种碳纳米点、基于碳纳米点制备的双模探针及其应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米点、基于碳纳米点制备的双模探针(CND)及其应用。本发明通过简易的水热法制备碳纳米点，所合成碳纳米点具备稳定性好、灵敏度高、选择性好等优点，并且在加入汞离子后，溶液颜色和荧光均发生变化，在加入谷胱甘肽后，溶液颜色和荧光可以立即返回初始状态，能够准确实时的对汞离子和谷胱甘肽进行检测。本发明双模探针制备方法包括：将无水柠檬酸和尿素按一定比例溶解在甲酰胺中，然后在180℃条件下水热反应10h合成蓝色荧光碳纳米点，利用该碳纳米点可被汞离子猝灭，以及汞离子与谷胱甘肽的高度螯合，通过这种“关‑开”机制可以有效的检测汞离子和谷胱甘肽。

技术领域

本发明涉及碳纳米点材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米点、基于碳纳米点制备的双模探针及其应用。

背景技术

汞(Hg²⁺)作为全球污染物之一，广泛分布于岩石、土壤、大气、水和有机物中。随着社会的发展，人类活动释放了大量的汞，这导致了生态系统中的汞污染。汞对人体的危害主要涉及中枢神经系统、消化系统和肾脏，汞可以通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体，并在生物体内蓄积，长期暴露在高汞环境中会导致受伤和死亡。对于汞的分析有许多传统的定量方法，包括原子吸收光谱法、冷蒸气原子荧光光谱法、气相色谱法和电化学法，但是由于检测过程的复杂性、高成本和强大的技术专长，实时检测汞是非常困难的。

谷胱甘肽(GSH)是一种具有广泛功能的生理因子，它广泛分布于人体内的各种组织中，对维持细胞的生理功能起着重要作用。谷胱甘肽有助于维持正常的免疫系统功能，并具有抗氧化作用。此外，谷胱甘肽不仅可以用于治疗药物，还可以用于功能性食品的基础材料，可广泛应用于抗衰老、增强免疫力、抗肿瘤等功能性食品。目前已经发展了许多检测谷胱甘肽的方法，包括毛细管电泳法、高效液相色谱法、拉曼光谱法等。但是，这些方法存在合成困难、灵敏度低等缺点。荧光法具有检测方便、响应时间短、灵敏度高、选择性好等优点。因此，构建一种准确、灵敏、经济的汞离子和谷胱甘肽双信号荧光检测方法具有重要的意义。

碳纳米点(CND)作为一种新型的纳米材料，自被发现以来一直是许多科学研究的课题。碳纳米点具有优异的体内外生物相容性、抗光漂白性、易于表面功能化和生物偶联、胶体稳定性、环境友好的合成和成本低等优点，具有广阔的光催化、分析物检测、生物成像等领域的潜力。虽然已经有碳纳米点检测汞离子和谷胱甘肽的相关报道，但大部分都存在以下问题亟待解决：(1)多为单模检测探针；(2)合成过程复杂，灵敏度低；(3)无法实时检测。

专利申请号为CN202110837098.6的发明专利公开了荧光碳纳米点及制备方法与其在细胞核靶向成像中的应用，以苯二胺和烷基伯胺盐酸盐为原料制备获得。该发明以苯二胺和烷基伯胺盐酸盐为原料制备的荧光碳纳米点具有自靶向细胞核的性质，同时通过烷基伯胺盐酸盐的添加能够促进微波辅助固相反应生成荧光碳纳米点，从而解决合成步骤耗时、大量有机溶剂消耗、后处理复杂等问题，但是该专利也没有解决单模检测等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型碳纳米点、制备方法以及基于碳纳米点制备的荧光和比色可逆双模探针，用于检测汞和谷胱甘肽。本发明通过简易的水热法制备碳纳米点，所合成碳纳米点具备稳定性好、灵敏度高、选择性好等优点，并且在加入汞离子后，溶液颜色和荧光均发生变化，在加入谷胱甘肽后，溶液颜色和荧光可以立即返回初始状态，能够准确实时的对汞离子和谷胱甘肽进行检测。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种荧光碳纳米点，由柠檬酸与尿素溶于甲酰胺中混合，水热法制备碳纳米点，柠檬酸与尿素的物质的量之比为1:2-4。

优选的是，柠檬酸与尿素的物质的量之比为1:2。

上述任一方案中优选的是，柠檬酸与尿素的物质的量之比为1:3。

上述任一方案中优选的是，柠檬酸与尿素的物质的量之比为1:4。