肾上腺色腙使用石墨烯量子点荧光探针的测定,分析化学论文

　　1 引言。

　　近年来，碳纳米发光材料的低毒性和强荧光性质受到了越来越密切的关注[1-2].石墨烯量子点作为碳量子点的一种，一般尺寸小于 10 nm,因此比一维的石墨烯量子带和二维的石墨烯量子片表现出更强的量子限域效应和边界效应[3],在生物、医药和材料等方面展现出更加诱人的应用前景[4-5].石墨烯量子点的合成方法研究颇多，如电化学氧化法[6]、机械剥离法、氧化石墨还原法、化学气相沉淀法、电弧法[7]、有机合成等。目前量子点在金属离子的识别和检测领域研究较多，但在药物分子分析领域的研究还很少。

　　肾上腺色腙又称安络血或卡巴克络（ Carba-zochrome,CBZC） ,临床主要用于脑、肺、肾、肠毛细管损伤出血及血小板减少症状[8].目前肾上腺色腙的测定方法主要有近红外光谱法[9]、分光光度法[10]、高效液相色谱法[11]、化学发光法[12]及荧光分析方法[13]等。

　　本文采用自上而下的方法高温裂解柠檬酸合成了具有优良荧光特性的 GQDs,并对其进行修饰，发现 GQDs 发出很强的蓝色荧光。肾上腺色腙对 GQDs 荧光强度有明显的猝灭作用，据此建立了一种测定肾上腺色腙的新方法，并对其作用机理进行了研究。

　　2 实验。

　　2. 1 仪器及试剂。

　　2. 1. 1 仪器。

　　F-4500 型荧光分光光度计（日本日立公司） ;8453 型紫外-可见分光光度计（美国安捷伦公司） ; FLSP920 瞬态稳态荧光光谱仪（英国爱丁堡公司） ; IR Prestige-21 型傅里叶变换红外光谱仪（日本 Shimaozu 公司） .

　　2. 1. 2 试剂。

　　浓度为 1. 0 ×10- 3mol / L CBZC 标准溶液；浓度为 10 mg/mL 的 NaOH 溶液； Tris-HCl 缓冲液（ pH =7. 40） ; 柠檬酸。所用试剂均为分析纯，水为 UP 超纯水。

　　CBZC 标准溶液的配制：准确称取肾上腺色腙标准品（中国药品生物制品检定所） 0. 023 6g,用蒸馏水溶解并定容至 100 mL,放置冰箱中待用。

　　2. 2 实验方法。

　　2. 2. 1 GQDs 的合成。

　　在文献[1]的基础上，另外引入了 PEG 进行修饰，采用自上而下的方法裂解柠檬酸合成GQDs.具体方法为：准确称取 1. 000 0 g 柠檬酸和0. 500 0 g PEG2000 放入小烧杯中，用电热套直接加热，柠檬酸开始裂解。5 min 后，柠檬酸熔解为无色液体；继续加热，溶液由无色变为亮黄色。

　　将溶液转移到30. 00 mL 的 NaOH 溶液中（ 10 mg/mL） ,连续搅拌，反应完全后转移、稀释至 250 mL容量瓶中，放置在冰箱里待用。GQDs 的浓度以柠檬酸的量计算。该合成方法具有简单、快速的优点。

　　2. 2. 2 荧光光谱图的测定。

　　移取 3. 00 mL GQDs 于 25 mL 比色管中，加入 3. 00 mLTris-HCl 缓冲溶液，再加入适量肾上腺色腙溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。室温下反应20 min 后，于 F-4500 型荧光分光光度计测定荧光光谱图，测定体系荧光强度（ F）和试剂空白（ F0） ,计算 ΔF 和 CBZC 浓度之间的关系。激发波长和发射波长为 λex/ λem= 367 /462 nm,狭缝宽度均为 5 nm.

　　3 结果与讨论。

　　3. 1 GQDs 的特性。

　　3. 1. 1 GQDs 的荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光寿命图 1 为 GQDs 的荧光光谱和紫外-可见吸收谱。从图中可看出修饰前后量子点的最大吸收波长并无变化。在462 nm 处出现最大荧光发射峰，与文献报道的 GQDs 的荧光特性也相吻合；但修饰后的量子点荧光强度明显增大，荧光量子产率增加，且发射峰的半峰宽较窄，说明该量子点单一、均匀。

　　我们于 FLSP920 瞬态稳态荧光光谱仪上测定了该 GQDs 的荧光衰减曲线，拟合结果如图 2所示。根据加权平均计算法[14],得出 GQDs 的荧光寿命为 1. 87 ns,荧光寿命较短，据推测可能是激子（电子与空穴对）的重组合发光[15].χ2接近于 1,说明实验数据在可信范围内。

　　3. 1. 2 GQDs 的结构表征。

　　量子点的光致发光是其非常重要的特性之一。量子点具有宽而连续的激发谱，可实现一元激发和多元激发，为实现生物分子的多组分同时检测提供了可能。目前很多实验发现，量子点的发射峰强度和位置与激发波长有关。本实验于F-4500 型荧光分光光度计上检测不同激发波长下的 GQDs 荧光强度，所有测试均在 298 K 下进行。改变激发波长，发射峰位置和强度也随之发生变化，如图 3 所示。当激发波长由 340 nm 增加到400 nm 时，发射波长由444 nm 红移至488 nm,同时荧光强度先增大后减小。当激发波长为 367nm 时，荧光强度达到最大。

　　图 4 为 GQDs 的红外光谱图： 1 399 cm- 1和1 578 cm- 1处检测到有强的吸收峰，分别为-COO-的对称伸缩振动和反对称伸缩振动；1 725 cm- 1为- C O 的特征吸收峰； 2 914 cm- 1附近有两个强度很弱的双峰，可能为 C-H 的对称与反对称伸缩振动吸收峰； 3 433 cm- 1为-OH的伸缩振动峰。根据分析得知该量子点含有羧基和羟基，所以有很好的亲水性[16].

　　3. 1. 3 不同酸度对量子点荧光强度的影响。

　　溶液的酸度对量子点的发光强度有一定影响，因此，本实验研究了 GQDs 在不同酸度下的荧光强度及稳定性。在酸性介质中，其荧光强度小；在中性和碱性条件下，GQDs 的荧光强度明显增大，且不随 pH 的变化而变化，表明 GQDs 在中性和碱性条件下荧光稳定。

　　3. 2 肾上腺色腙的测定。

　　3. 2. 1 荧光光谱图。

　　室温下，固定激发和发射波长，扫描体系的荧光光谱图，结果如图 5 所示。由图可知，肾上腺色腙对 GQDs 有明显的荧光猝灭作用，且 GQDs 的荧光强度随着肾上腺色腙浓度的增加有规律地下降，说明肾上腺色腙和量子点发生了相互作用。