[发明专利]一种基于量子点荧光猝灭的仿生阵列传感器及其应用

说明书

本发明提供了一种基于量子点荧光猝灭的新型仿生阵列传感器，以碲化镉量子点为荧光染料，以不同浓度梯度的不同缓冲溶液为缓冲体系构建阵列传感器。相比于需要多种有机染料为反应点的阵列传感器，本发明仅使用一种量子点，结合不同浓度和类型的缓冲液组成阵列传感器，具有制作简单、成本低廉和容易量产等优点，并能被广泛用于多种富含有机酸样品的鉴别。

技术领域

本发明属于仿生阵列传感器领域，具体涉及一种基于碲化镉(CdTe)量子点荧光猝灭的阵列传感器，可用于富含有机酸样品的鉴别。

背景技术

仿生阵列传感器是一种模仿人类味嗅觉系统的快检技术，以阵列排布的传感器，如量子点、金属卟啉、pH指示剂和溶致变色染料等有机染料，代替味嗅觉感受细胞，以有机染料和被测物反应后产生的颜色变化为感受细胞对被测物的识别信号，再通过扫描或拍摄其颜色的变化并转化为三原色RGB值的差值，最后通过化学计量学进行建模，模仿大脑对被测物进行模式判别。

量子点，又名人造原子，是一种具有超凡荧光特性的半导体纳米晶体。量子点荧光发射光谱的波长可通过改变其粒径大小来改变，并具有很大的荧光强度和很好的荧光稳定性，分别是有机荧光染料“罗丹明590”的20和100倍以上。目前，量子点在检测上的应用，主要通过和被测物之间特异性的相互作用产生量子点荧光猝灭，来进行定性或定量的检测，而该特异性的相互作用和量子点的合成条件及所用材料密切相关，所以具有特异性检测作用的量子点往往难以被再次重复合成，即难以被工业化大量生产。

与量子点不同，阵列传感器主要通过多种有机染料对被测物非特异性的响应，构成的特异性响应阵列，来对被测物进行特异性检测，故该方法重复性好，容易被工业化量产。但是，常见阵列传感器需要多种有机染料来进行构建，如金属卟啉、pH指示剂、溶致变色染料和反应性染料等有机染料，存在生产工艺复杂且成本较高等缺点。

发明内容

本发明为了解决上述量子点荧光猝灭检测和仿生阵列传感器检测的缺陷，提供了一种仅使用一种酸敏感CdTe-TGA量子点结合不同浓度和类型的缓冲液组成的阵列传感器，具有制作简单、成本低廉和容易量产等优点，并能被广泛用于多种富含有机酸样品的鉴别。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种基于碲化镉(CdTe)量子点荧光猝灭的仿生阵列传感器，以CdTe-TGA量子点为荧光染料，分别以4种缓冲溶液分别作为缓冲体系，构建一个4乘4的阵列传感器，阵列传感器的首行或首列反应孔中均为CdTe-TGA量子点溶液；4种缓冲溶液分别以高浓度、中浓度、低浓度三种浓度梯度与CdTe-TGA量子点溶液混合，组成仿生阵列传感器的剩余反应孔。

按上述方案，所述4种缓冲溶液分别标记为缓冲溶液Ⅰ、缓冲溶液Ⅱ、缓冲溶液Ⅲ、缓冲溶液Ⅳ。其中，缓冲溶液Ⅰ、缓冲溶液Ⅱ、缓冲溶液Ⅲ、缓冲溶液Ⅳ的pH范围分别为7-7.5，7.5-8.0，8.0-8.5，8.5-9.0。例如，缓冲溶液Ⅰ、缓冲溶液Ⅱ、缓冲溶液Ⅲ、缓冲溶液Ⅳ分别可选择磷酸盐缓冲液，乙酸钠、柠檬酸三钠和磷酸氢二钠溶液。

按上述方案，所述4种高浓度缓冲溶液的浓度均可在3-10mmol/L范围内选择，4种中浓度缓冲溶液的浓度均可在2-5mmol/L范围内选择，4种低浓度缓冲溶液的浓度均可在0-1.5mmol/L范围内选择，各缓冲溶液的浓度可以根据被测样品的有机酸浓度进行适当调整。当然，同一种缓冲溶液的高浓度大于中浓度，中浓度大于低浓度。

按上述方案，所述仿生阵列传感器中每一个反应孔中CdTe-TGA量子点的浓度均相同，其浓度由量子点荧光量子产率决定，使其应用于阵列传感器的浓度在光径为10mm的荧光比色皿中，在荧光分光度的检测条件为激发电压400V，激发波长和发射波长的狭缝为10nm下，所测强度为600-800。