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【荧光探针】ART-N,P-CQDs的制备及其对药品中Fe(Ⅲ)的荧光检测


背景介绍

碳量子点(Carbon Quantum DotsCQDs)具有优良的水溶性、生物相容性和低细胞毒性,被广泛应用于分析检测、细胞成像、催化材料等领域,是近年来荧光快速检测研究的热点材料。Fe3+的检测方法有多种,但均存在操作复杂、耗时长等问题。相较之下,灵敏度高、生物相容性好、检测方法简单的荧光检测法具有优势。CQDs作荧光探针因其成本低、操作简便、响应灵敏、选择性好等优点,在检测领域具有较好的应用前景。


文章亮点

1. 本文以蔗糖为碳源,磷酸二氢铵为氮源和磷源,通过一步水热法制备了具有耐酸性ART-N,P-CQDs作荧光探针;

2. 构建了高灵敏、高选择性的检测Fe3+的荧光分析新方法,探究了体系的荧光猝灭机理为静态猝灭和荧光共振能量转移/内滤效应;

3. 该方法实际运用到市面上补铁药片中铁含量的检测,其回收率为94.59%~99.53%,结果令人满意。


内容介绍

1  实验部分

1.1  主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.2.1  ART-N,P-CQDs的制备

称取1.00g蔗糖溶于25.00 mL去离子水中,后加入1.00g磷酸二氢铵,将上述溶液转入50 mL以聚四氟乙烯为衬底的高压反应釜内,在180 ℃的恒温干燥箱内反应6 h。冷却后反应釜,用0.21 μm滤膜过滤其中溶液即为CQDs原液,置于4 ℃冰箱中冷藏备用。

1.2.2  ART-N,P-CQDs的表征 

采用Uv-vis荧光分光光度计对ART-N,P-CQDs的紫外吸收和荧光光谱进行表征;采用FT-IR表征ART-N,P-CQDs的表面官能团;采用纳米粒度分析仪测定ART-N,P-CQDs的粒径分布;采用TEMART-N,P-CQDs进行形貌分析;采用XPSART-N,P-CQDs的元素种类和含量进行分析。

1.2.3 荧光量子产率计算

2  结果与讨论

2.1  ART-N,P-CQDs的表征及其光学性质

由图1a TEM照片可见制备的ART-N,P-CQDs为较为均匀的球形结构,且具有良好的分散性。对ART-N,P-CQDs的粒径进行统计分析,由图1b可得,经过高斯拟合后得到ART-N,P-CQDs的平均粒径为1.7 nm

2.2  ART-N,P-CQDs的荧光淬灭机理

2.3 ART-N,P-CQDs的稳定性分析

9在不同的酸性pH下,ART-N,P-CQDs的荧光强度变化不大,于pH 3的条件下荧光强度更强,因此在酸性条件下仍然适用,这归因于ART-N,P-CQDs表面官能团(羟基、羧基、氨基)的存在,使ART-N,P-CQDs具备酸碱缓冲性能,以此解决耐酸性问题[13]为防止Fe3+水解,其检测需在酸性条件下进行,因此,该ART-N,P-CQDs适用于Fe3+的检测分析。

2.4 ART-N,P-CQDs的选择性及抗干扰能力

对多种常见的金属离子(Ag+Ba2+Ca2+Co2+Cr3+Fe2+Fe3+Hg2+Mg2+Ni2+Pb2+Zn2+)进行检测,实验结果如11a所示100 μmol/L不同金属离子和1 mL/LART-N,P-CQDs溶液的猝灭情况,Fe3+ART-N,P-CQDs的荧光强度有明显的猝灭作用,其余金属离子对ART-N,P-CQDs的荧光强度影响不大,说明Fe3+ART-N,P-CQDs的猝灭具有选择性

ART-N,P-CQDs的抗干扰性能如图11b所示,100 μmol/L不同金属离子和Fe3+离子分别混合和1 mL/LART-N,P-CQDs溶液的猝灭情况,由图可见,大部分金属离子的加入并未影响Fe3+ART-N,P-CQDs的荧光强度猝灭Ag+Hg2+对其影响较大,可能是由于Ag+Hg2+破坏了碳量子点部分官能团所造成的影响[24,25]说明Fe3+ART-N,P-CQDs的荧光强度猝灭过程具有较好的抗干扰性。

2.5 ART-N,P-CQDs的线性范围与检出限

ART-N,P-CQDs浓度保持在1 mL/L的情况下,考察不同浓度Fe3+(10~100 μmol/L)ART-N,P-CQDs荧光强度的影响。通过对F0/F-Concent进行线性拟合可知,Fe3+浓度ART-N,P-CQDs之间的线性回归方程为F0/F=0.00364c(Fe3+)+0.9901R2=0.9942,检出限(3σ,n=11)为1.49 μmol/L,表明ART-N,P-CQDsFe3+有较好的荧光响应。且与表2的其他材料的检出限相比,该材料具有更好的灵敏度。

2.6 补铁药中Fe3+含量检测及加标回收

3  结论

本文以蔗糖为碳源,磷酸二氢铵为氮源和磷源,通过一步水热法制备了具有耐酸性的ART-N,P-CQDs作荧光探针,构建了高灵敏、高选择性的检测Fe3+的荧光分析新方法,探究了体系的荧光猝灭机理为静态猝灭和荧光共振能量转移/内滤效应。该方法实际运用到市面上补铁药片中铁含量的检测,其回收率为94.59%~99.53%,结果令人满意。