三种环糊精功能化石墨烯用于分子和离子检测

发布时间：2020-04-12 03:31

【摘要】：背景石墨烯(rGO)因其具有巨大的比表面积、良好的韧性和强度、超强的导电导热等性能得以在化学、生物、材料等研究领域广泛发展与应用。石墨烯具有较大的π共轭体系,可以通过π-π共轭堆积作用吸附具有芳香结构的荧光物质,产生荧光能量共振转移而产生荧光猝灭现象,但基于π-π共轭堆积作用的分析方法选择性较差。因此,我们设计制备多种环糊精(CD)-石墨烯传感器,基于环糊精与与荧光染料和分析物间的竞争包合反应,实现对盐酸倍他洛尔的检测。继而,我们研究了多种环糊精-石墨烯传感器对无π共轭体系的盐酸金刚烷胺的检测。同时我们发现,R6G/α-CD@rGO和R6G/β-CD@rGO可以对钙离子和镁离子进行检测。目的(1)通过制备R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO三种荧光传感器,实现对盐酸倍他洛尔的检测。(2)通过制备R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO荧光传感器,实现对盐酸金刚烷胺的检测。(3)通过制备R6G/α-CD@rGO和R6G/β-CD@rGO荧光传感器,实现对钙离子和镁离子的检测。方法(1)GO通过π-π堆积作用吸附荧光染料(fluorescence dye,FD)形成FD/GO复合物,通过长程共振能量转移而产生荧光猝灭现象。由于荧光染料和分析物(盐酸倍他洛尔和盐酸金刚烷胺)与环糊精之间存在着竞争包合,当荧光染料与环糊精的包合强度弱于盐酸倍他洛尔与环糊精的包合强度时,荧光染料可以被盐酸倍他洛尔置换出来而显示出荧光,达到荧光“开-关”的现象。(2)采用UV-vis,TGA,TEM对所制备的功能化石墨烯(R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO)进行表征。在R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO分散液中分别加入R6G后,体系荧光会发生猝灭现象;加入盐酸倍他洛尔或盐酸金刚烷胺后,α-CD@rGO、β-CD@rGO和γ-CD@rGO与R6G和盐酸倍他洛尔或盐酸金刚烷胺的竞争关系,荧光分子被置换出来而显示荧光,测定荧光恢复率以达到检测的目的。结果(1)表征结果表明α-CD、β-CD和γ-CD分别成功的修饰到石墨烯上。R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO荧光传感器可以快速和灵敏地检测盐酸倍他洛尔的含量。(2)R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO荧光传感器可以快速和灵敏地检测盐酸倍他洛尔的含量。(3)R6G/α-CD@rGO和R6G/β-CD@rGO荧光传感器可以快速和灵敏地检测钙离子和镁离子的含量。结论(1)R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO荧光传感器检测盐酸倍他洛尔时在浓度0.0500~16.0000μmol/L时呈良好的线性关系,R6G/γ-CD@rGO传感器对盐酸倍他洛尔的检查灵敏度最低。(2)R6G/α-CD@rGO、R6G/β-CD@rGO和R6G/γ-CD@rGO荧光传感器检测盐酸金刚烷胺时在浓度0.10000~0.8000 mmol/L时呈良好的线性关系,R6G/γ-CD@rGO传感器对盐酸金刚烷胺的检查灵敏度最低。(3)R6G/α-CD@rGO和R6G/β-CD@rGO荧光传感器对钙离子的检测是在浓度0.3000~1.0000μmol/L时呈良好的线性关系,R6G/α-CD@rGO和R6G/β-CD@rGO荧光传感器对镁离子的检测是在浓度0.2000~1.2500μmol/L时呈良好的线性关系。
【图文】：

图 1.1：功能化石墨烯的制备原理及用于 BH 的检测原理图。（1）利用氢键将环糊精修饰到石墨烯表面。（2）利用环糊精的包合作用形成荧光染料包合物。（3）分析物与荧光染料竞争环糊精空腔，即将荧光染料替换出来。Fig.1.1 Assay principle（:1）cyclodextrins binds to graphene by hydrogen（.2）forming a fluorescent dyeby using cyclodextrin clathrate（.3）fluorescent dyes replaced by analytes compete with fluorescent dyesfor cyclodextrin cavities.1.2 实验部分1.2.1 试剂及仪器氧化石墨烯（>99%）（GO）（分析纯）购买于中科纳米时代技术有限公司，α-环糊精（α-cyclodextrin，α-CD）（分析纯）购买于山东滨洲智源科技生物有限公司；β-环糊精（β-cyclodextrin，β-CD）（分析纯）购买于山东滨洲智源科技生物有限公司；γ-环糊精（γ-cyclodextrin，，γ-CD）（分析纯）购买于山东滨洲智源科技生物有

1.2：a、b、c 分别为α-CD@rGO、β-CD@rGO、γ-CD@rGO 的 TGA 图谱; d：R6G 及其到α-CD@rGO、β-CD@rGO、γ-CD@rGO、rGO 分散液中的紫外吸收图谱。ig.1.2：a、b、c are TGA of α-CD@rGO、β-CD@rGO and γ-CD@rGO; d: UV-vis of Rontaining rGO, α-CD@rGO、β-CD@rGO and γ-CD@rGO.图 1.3 是α-CD@rGO、β-CD@rGO 和γ-CD@rGO 的 TEM 图。该 TEM 图体了α-CD@rGO、β-CD@rGO 和γ-CD@rGO 的形态学特征，能清楚地看出CD@rGO、β-CD@rGO 和γ-CD@rGO 三者复合物是片层结构。
【学位授予单位】：新乡医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R943

【参考文献】

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本文编号：2624222