[发明专利]基于石墨烯量子点的荧光淬灭法对植物根表吸附杂环多环芳香烃的原位活体定量分析方法

说明书

本发明提供了基于石墨烯量子点的荧光淬灭法对植物根表吸附杂环多环芳香烃的原位活体定量分析方法。本发明方法能够有效避免激光诱导纳秒时间分辨法(LITRF)的紫外光在测定植物根表皮吸附PAHs时引起的光损伤，并实现对于吸附于植物根表皮N/O/S杂环多环芳烃的原位活体定量测定；同时，本发明方法的灵敏度高于传统的双光子激光共聚焦荧光显微法、固体表面荧光光谱法和光纤荧光法，能够与激光诱导纳秒时间分辨荧光光谱法达到相同数量级。

技术领域

本发明涉及生物检测领域，具体而言，涉及基于石墨烯量子点的荧光淬灭法对植物根表吸附杂环多环芳香烃的原位活体定量分析方法。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为一种具有致癌性、诱变性和毒性效应和内分泌干扰作用的持久性有机污染物，其在环境中的迁移、转化行为引起越来越广泛的关注，植物根吸收PAHs(包括N/O/S杂环PAHs)是其进入植物体，进而通过食物链危害其它生物的重要途径。现有的研究证实，约40％的PAHs富集于植物根表皮而并未进入植物体组织内部，这会引起进一步危害。因此，为考察植物根吸收N/O/S杂环PAHs的潜在危害，需准确定量在植物根表皮及组织内部N/O/S杂环PAHs含量。

色谱-质谱分析法作为植物体中N/O/S杂环PAHs最为有效的测定方法，具有灵敏度高、选择性好等特定，但其破坏性的萃取方式使该方法无法定量分析植物根表皮及组织内部N/O/S杂环PAHs的含量。为解决该问题，研究人员基于荧光光谱具有原位分析N/O/S杂环PAHs的能力，结合固体表面荧光光谱技术、光纤荧光光谱技术、激光诱导纳秒时间分辨技术及双光子激光共聚焦荧光显微技术，建立起了对应的植物根表皮N/O/S杂环PAHs的原位定量或可视化分析方法。

然而，固体表面荧光光谱技术和光纤荧光光谱技术无法克服植物根表的自发荧光信号的干扰，N/O/S杂环PAHs的检出限和选择性较差，无法满足实际测定的需要。

为此，基于植物体自发荧光信号寿命远小于N/O/S杂环PAHs的荧光信号的特性，研究人员结合激光诱导纳秒时间分辨荧光光谱技术扣除短寿命荧光信号的干扰，实现了植物根表皮N/O/S杂环PAHs的原位测定。然而，该方法采用266nm紫外光作为激发光源，紫外激光光子能量较高易于产生羟基自由基，进而引起植物正常生理状态改变，而此项改变将直接引起所得的N/O/S杂环PAHs在植物根表皮和组织内部的分布与实际情况不符，无法实现植物根表皮和组织内部N/O/S杂环PAHs的原位活体测定。

为了解决高光子能量光源所引发的问题，部分科研工作者使用双光子激光共聚焦荧光显微技术，该技术不使用紫外光作为激发光源，有效避免了相关的负面效应，实现了N/O/S杂环PAHs的原位可视化观测，但截至目前，该技术尚无法进行植物根表皮N/O/S杂环PAHs的定量测定。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于石墨烯量子点的荧光淬灭法对植物根表吸附杂环多环芳香烃的原位活体定量分析方法，本发明方法能够避免传统方法对于活体植物的损害，并实现吸附于植物根部的杂环多环芳香烃的定量检测。

一种基于石墨烯量子点的荧光淬灭法对植物根表吸附杂环多环芳香烃的原位活体定量分析方法，包括如下步骤：

(a)将模型植物的根部清洗后干燥，浸没于石墨烯量子点溶液中；取出后，选取特定植物根区域，在表皮涂覆杂环多环芳香烃溶液，待溶液挥发后，进行荧光光谱检测，得出荧光淬灭常数，并建立荧光淬灭常数与吸附于植物根表皮的杂环多环芳香烃浓度的标准曲线；

(b)将待检测植物根部清洗后干燥，浸没于石墨烯量子点溶液中，然后选取与模型植物相同的植物根区域进行荧光光谱检测，得出荧光淬灭常数，并根据标准曲线得出吸附于待检测植物根表皮的杂环多环芳香烃浓度。