[发明专利]一种碳量子点-铜离子荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种碳量子点‑铜离子荧光探针及其制备方法和应用。本发明利用微波水热法合成具有强荧光的碳量子点，利用铜离子首先使碳量子点的荧光强度大幅度下降，铜离子复合在碳量子点表面，表面能量转移，形成具有微弱荧光的CQDs/Cu²⁺，加入葡萄糖溶液，调节pH至7，80℃下加热，葡萄糖与铜离子发生“铜镜反应”，被氧化为葡萄糖酸，铜离子被还原生成沉淀Cu₂O₂。荧光光谱测试表明，加入葡萄糖溶液后，由于碳量子点CQDs上的铜离子催化并氧化葡萄糖发生反应，并从CQDs的表面脱离，从而使CQDs的强荧光得到恢复。本发明的基于碳量子点‑铜离子荧光探针CQDs/Cu²⁺可用于非酶环境下有效检测葡萄糖。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种以柠檬酸为碳源，尿素为氮源，利用微波水热合成法制备水溶性碳量子点-铜离子荧光探针，及其在快速非酶环境下检测葡萄糖中的应用。

背景技术

随着经济高速发展和工业化进程的加速，及生活方式发生改变和老龄化进程的加速，使我国糖尿病的患病率呈快速上升的趋势，成为继心脑血管疾病、肿瘤之后另一个严重危害人民健康的重要慢性非传染性疾病。据WHO估计，2005-2015年，中国由于糖尿病及相关心血管疾病导致的经济损失达5577亿美元。而近年的多项调查表明，无论是欧美发达国家还是发展中国家，糖尿病控制状况均不容乐观。糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有引起。糖尿病长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害和功能障碍。糖尿病存在家族发病倾向，1/4～1/2患者有糖尿病家族史，1型或2型糖尿病均存在明显的遗传异质性。1型糖尿病有多个DNA位点参与发病，其中以HLA抗原基因中DQ位点多态性关系最为密切。针对2型糖尿病已发现多种明确的基因突变，如胰岛素基因、胰岛素受体基因、葡萄糖激酶基因、线粒体基因等。糖尿病一旦病发，病情将不可逆转。我国党和政府十分重视以糖尿病为代表的慢性非传染性疾病的防治工作，对糖尿病和高血压患者的管理自2009年开始作为促进基本公共卫生服务均等化的重要措施，已纳入深化医疗卫生体制改革的3年实施方案中。

众所周知，传统检测血糖的方法大致分为两类：葡萄糖酶检测法和非酶检测法。葡萄糖氧化酶法，可以用来测定血清(浆)葡萄糖。葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)利用氧和水将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，并释放过氧化氢。然而，葡萄糖酶检测方法一般有很多缺点，例如葡萄糖氧化酶成本高，并且对实验条件要求苛刻，需要适宜的温度，pH，盐度条件下进行反应，不能快速高效地检测葡萄糖。因此，探索先进的葡萄糖检测方法是至关重要的。非酶法检测葡萄糖，是一种成本低，简单易行的新型检测方法。尤其是对于大批量待检测葡萄糖样品有着广阔的应用前景。然而，非酶法检测葡萄糖大多为电化学催化法，在电极表面负载碳量子点和金属纳米材料，催化氧化葡萄糖发生反应。在最近这些年，很多复合纳米材料已经被报道具有改善电化学法检测葡萄糖的能力。然而，持续的电流对碳量子点的稳定性具有损伤，并且发生的氧化反应易对电极产生氧化，因此一直严重的限制着电化学法检测葡萄糖稳定性的实际应用，困扰着广大研究者。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的之一是设计合成一种基于碳量子点-铜离子荧光探针。

本发明的目的之二是提供一种基于碳量子点-铜离子荧光探针的制备方法。

本发明的目的之三是提供基于碳量子点-铜离子荧光探针在非酶环境下有效检测葡萄糖的方法。

本发明采用的技术方案是：一种碳量子点-铜离子荧光探针，所述的碳量子点-铜离子荧光探针是CQDs/Cu²⁺，Cu²⁺的浓度为300-2000μM。

一种碳量子点-铜离子荧光探针的制备方法，包括如下步骤：