[发明专利]三价铈离子偶联石墨相氮化碳和铜纳米簇比率荧光探针及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了三价铈离子(铈(III))偶联石墨相氮化碳和铜纳米簇比率荧光探针及其制备方法及应用，属于荧光传感技术领域。基于过氧化氢能使铜纳米簇的荧光发生线性猝灭，而对石墨相氮化碳的荧光影响不大的现象，构建了以铜纳米簇为信号探针，石墨相氮化碳为参比探针的比率型过氧化氢和葡萄糖的荧光传感器，实现过氧化氢和葡萄糖的定量检测。本发明采用金属阳离子铈(III)桥连石墨相氮化碳和铜纳米簇，并且其可以显著增强谷胱甘肽稳定的铜纳米簇的荧光强度，提高传感器的灵敏度。基于石墨相氮化碳‑铈(III)‑铜纳米簇的比率型荧光探针能避免仪器和环境等因素的干扰，用于过氧化氢和葡萄糖的检测时具有响应速度快，线性范围宽，检测限低的特点。

技术领域

本发明属于荧光传感技术领域，具体是指一种三价铈离子偶联石墨相氮化碳和铜纳米簇比率荧光探针及其制备方法及应用。

背景技术

过氧化氢是重要的活性氧之一，不仅参与氧化还原信号通路，而且是蛋白质折叠、生长、信号传递、分化和细胞迁移过程中的重要的生物标志物。在调整各种生物活动的过程中，尤其在衰老和癌变过程中，过氧化氢的存在具有重要意义。值得注意的是，细胞内过氧化氢的紊乱或积累可导几种严重疾病的发生，如癌症和中枢神经系统疾病。因此，过氧化氢的检测对于临床诊断和生物医学研究至关重要。在细胞代谢过程中，葡萄糖是主要的能量来源，它也起着关键的作用在生物系统期间。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下，生成其水解物和过氧化氢，因此可以通过检测过氧化氢的浓度而间接实现葡萄糖的检测。鉴于过氧化氢和葡萄糖在监测人类健康和生命中起着重要的作用，我们迫切需要开发一种快速、灵敏的过氧化氢和葡萄糖检测方法。荧光传感器法具有灵敏度高、选择性好、响应速度快、操作简单等优点而被广泛地研究和开发。然而，基于量子点、金属纳米簇、有机荧光探针的单发射的荧光体系易受到荧光探针浓度、激发波长强度、体系温度和酸碱度的影响，特别是对于猝灭型荧光体系用于复杂基质中分析物的检测时，这种影响更加显著。比率型荧光分析法是通过测量两个不同波长处的荧光强度随分析物浓度的变化而变化，并以二者比值实现对分析物的检测的分析方法。这种通过建立内标，使荧光体系具有自我调节功能，极大地削弱仪器和环境等因素的干扰，更适合于实际应用。

铜纳米簇是由几个至几百个铜原子组成的，具有优异的光稳定性，大的斯托克位移，这有利于提高荧光传感器的灵敏度，避免背景荧光和激发光的干扰。但是目前所制备的铜纳米簇的发光性能较差，荧光量子产率较低(通常小于10％)，这不利于铜纳米簇的实际应用。聚集诱导发光是唐本忠院士团队于2001年偶然发现的一种荧光现象。荧光分子在聚集状态下振动受到限制而使荧光增强，解决了荧光探针荧光强度低的局限，可提高荧光传感体系的信噪比和灵敏度。

石墨相氮化碳是一种具有类石墨层状堆积结构的氮化碳同素异形体。以铈(III)离子作为诱导剂促使铜纳米簇发生聚集诱导效应和偶联石墨相氮化碳构建比率型荧光探针，并将其用于过氧化氢和葡萄糖的灵敏检测的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是克服单发射荧光体系的缺点，提高铜纳米簇的荧光，通过三价铈离子诱导铜纳米簇发生聚集诱导效应和偶联石墨相氮化碳构建比率型荧光探针，并将其用于过氧化氢和葡萄糖的灵敏检测，该荧光探针的制备方法简单、省时，检测过氧化氢和葡萄糖表现出良好的灵敏度和选择性。

作为本发明的第一个方面，本发明的第一个目的是提供一种三价铈离子偶联石墨相氮化碳和铜纳米簇比率荧光探针制备方法，其技术方案是在醋酸-醋酸钠缓冲溶液中加入石墨相氮化碳，涡旋混匀，然后加入三价铈离子，反应后，加入铜纳米簇，继续反应，得到三价铈离子偶联石墨相氮化碳和铜纳米簇比率荧光探针。

进一步设置是醋酸-醋酸钠缓冲溶液的pH为3.6～5.6。

进一步设置是三价铈离子的浓度为1～50mM。