[发明专利]一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种水杨酸‑Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用，利用反向微乳液法，3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为功能单体和正硅酸四乙酯(TEOS)为交联剂，以水杨酸(SA)作为稳定的荧光参比物质，与对Cr³⁺响应灵敏的Mn掺杂ZnS量子点一起包裹于稳定的二氧化硅基质内，形成了具有核壳结构的比率型纳米荧光探针，并应用于植物组织中Cr³⁺的荧光成像研究。本发明的比率荧光纳米探针不易受检测溶液物理化学环境、检测底物浓度、仪器条件变化等因素的干扰，兼顾了Mn掺杂ZnS量子点绿色环保、发光效率高和荧光衰减快等优点，可以用来高灵敏度、高选择性、快速准确地检测水中的Cr³⁺。

技术领域

本发明涉及材料制备和检测技术领域，特别是涉及一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

三价铬(Cr³⁺)是重要的重金属元素之一，也是人和动物必需的微量元素之一，在碳水化合物、血脂、蛋白质和核酸的代谢中起着很重要的作用。Cr³⁺缺乏会使血糖水平和脂质代谢紊乱，导致不同的疾病，例如：糖尿病和心血管疾病。然而，过量的Cr³⁺会影响细胞结构，对生物体造成很大的危害。近年来，随着工农业活动排放量的加剧，三价铬的污染变得更加严重，对三价铬的测定也变得越来越重要，所以，寻找一种简便、快捷的识别方法来检测环境和生物体内的Cr³⁺已成为了当今研究的重要课题。传统的Cr³⁺检测方法包括碘量法、紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法等等，这些方法对Cr³⁺离子具有良好的选择性，但由于检测的灵敏度不高、样品制备操作过程繁杂或需要特定的实验仪器等原因，局限了他们在实际中的应用。因此，发展一种高选择性、高灵敏度且检测快速、经济实惠的方法用于监测环境中的Cr³⁺是很有意义的。

荧光光谱法具有灵敏度高、试样用量少、仪器设备简单、操作简便、可实现原位实时在线及非破坏性检测等优点显示出越来越广阔的应用前景。在已经报道的Cr³⁺检测的荧光探针中，大多是以单一荧光单元的增强或减弱作为响应信号。这种基于单一荧光强度变化的探针除具有易受检测底物的影响、光漂白等缺点外，还可能同时受到诸如探针浓度、温度、极性、环境的pH值、稳定性等众多可变或难以定量的因素的干扰。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，克服现有技术中检测Cr³⁺操作复杂，灵敏度低，选择性差等缺陷，而单波长荧光探针又容易受到众多可变或难以定量的因素的干扰，同时为了改善荧光探针的生物毒性，提高其生物应用，提供了一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法。

我们采用比率荧光检测的方法来设计探针检测Cr³⁺。所谓的比率荧光检测就是指两个荧光发射强度的比值随着目标分析物的变化而变化。比率荧光检测的一个突出优点就是通过强度比值的变化提高动态响应的范围，通过建立内标，极大地削弱其他因素的干扰，实现对目标分析物的定量检测。

比率型纳米荧光探针是一种纳米微囊结构的探针，其基础是将惰性基底材料(比如二氧化硅)与纳米合成技术相结合。与传统的荧光探针相比，比率型纳米荧光探针拥有很多的优异特性：1、生物毒性弱、抗扰动性强、应用范围广等；2、纳米荧光探针导入细胞或者生物组织中后，纳米基质将荧光探针与细胞内的大分子物质隔离开，避免了大分子物质与荧光探针结合而影响荧光信号的测定；3、比率型纳米荧光探针具有抗光漂白性强，受荧光光源强度、光程长度、细胞内载入量等的变化影响小，因而其定量结果更可靠，应用范围更广。