掺杂型石墨烯量子点荧光探针在铁离子和贝毒素检测中的应用研究

发布时间：2020-07-25 16:19

【摘要】：石墨烯量子点(GQDs)是一种横向尺寸100 nm以下,纵向尺寸几个纳米以下的碳质新材料。单纯GQDs由于表面存在大量缺陷,荧光量子产率低,限制了其在传感领域的广泛应用。本论文通过选择合适的掺杂源,得到杂原子(P,Cl;S,P)共掺杂GQDs,利用杂原子改变GQDs的电荷密度分布及能带间隙,从而提高GQDs的荧光量子产率,改善GQDs的荧光性能。论文首先利用P,Cl-GQDs作为荧光探针,实现对Fe~(3+)的高选择、高灵敏检测;其次,利用S,P-GQDs作为冈田酸毒素(OA)的荧光免疫探针,结合竞争型荧光免疫吸附测定法(cFLISA),实现对OA的快速、灵敏检测;后续研究工作通过S,P-GQDs和荧光金纳米粒子(AuNPs)分别标记OA和石房蛤毒素(STX),建立cFLISA,实现对OA和STX的同步检测,并成功将该方法应用于贝类样品中OA和STX的检测。论文主要分为以下几个部分:一、探索P,Cl-GQDs的制备策略,并将其作为荧光探针,实现对Fe~(3+)的高选择性、高灵敏检测。实验以麦芽糖,磷酸和盐酸分别为C,P和Cl源,采用简单的一步水热法制备P,Cl-GQDs,表征了P,Cl-GQDs的结构,形态和光学特性。结果表明,所制得的P,Cl-GQDs的最大激发波长390 nm,最大发射波长590 nm,平均尺寸4.83 nm,荧光量子产率14.91%。将P,Cl-GQDs作为荧光探针应用于水中Fe~(3+)的检测,在最优条件下,Fe~(3+)浓度在0.1-8μmol/L范围内与P,Cl-GQDs荧光强度的减弱呈良好的线性关系,相关系数0.9988,检测限0.06μmol/L(S/N=3)。最后,利用P,Cl-GQDs成功实现了对水样和血清样品中Fe~(3+)的加标检测。二、以柠檬酸、植酸钠、硫酸钠为前驱体,利用水热法成功制备具有良好荧光性能的S,P-GQDs,将S,P-GQDs作为荧光标记物与OA的单克隆抗体(Anti-OA-MAb)共价偶联,建立了OA的cFLISA法,实现对贝类中的OA含量的灵敏检测。结果显示,在含有1%BSA的PBS中,IC_(50)值为14.20 ng/mL,线性范围为2.04-98.92 ng/mL,检出限为1.27 ng/mL。最后,本研究成功实现了对三种贝类样品中OA的加标回收检测,加标回收率在88.0-116.0%之间,说明此方法符合OA的分析要求,可用于贝类中OA的检测。三、使用卵清蛋白(OVA)在碱性条件下还原氯金酸,生成发射红色荧光的OVA-AuNPs。以OVA-AuNPs为荧光标记物与STX的单克隆抗体(Anti-STX-MAb)共价偶联,建立STX的cFLISA法,实现对STX的检测。在此基础上,研究发现,将S,P-GQDs(蓝色荧光)和OVA-AuNPs(红色荧光)混合,可产生双色荧光,将二者分别对Anti-OA-MAb和Anti-STX-MAb进行标记,利用cFLISA法实现对OA和STX的同步检测,结果显示在含有1%BSA的PBS缓冲溶液中,检测OA和STX标准曲线的IC_(50)值分别为17.94 ng/mL和8.48 ng/mL,线性范围分别为2.51-128.04 ng/mL和2.44-29.50 ng/mL,检出限分别为1.87ng/mL和0.63 ng/mL。最后,基于双色荧光体系,实验成功实现了对三种贝类样品中OA和STX的加标回收检测。
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.3;TS254.7
【图文】：

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图 1-1 小鼠体内石墨烯量子点的分布及荧光成像图[28]ibution and fluorescence imaging of graphene quantum dots 啡豆作为前驱体，将咖啡豆研磨成粉末后烘干，在 150-200 ℃保持加热 6-10 h，使用 0.22 μm 微孔质得到 GQDs。将得到 GQDs 与支化聚乙烯亚胺120 ℃加热 10 h 后得到 PEI-GQDs，并实现了其在

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P-GQDs 检测细胞 NO2-示意图[30]lustration of the preparation process of N, P-GQDs and their application in NO2-detect器方面。Ju 等[31]使用柠檬酸在 200 ℃下反应 30 min 得到 GQDs，然后，将混合物转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在 180 ℃反应 12 h，溶采用离心、旋转蒸发处理得到具有富氧官能团 N-GQDs，N-GQDs 显示，量子产率为 23.3％，利用 N-GQDs 成功实现了对 Fe3+的高灵敏和选择达到 90 nmol/L（图 1-4）。图 1-4 N-GQDs 检测 Fe3+示意图[31]

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