[发明专利]一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用

说明书

本发明公开了一种荧光碳量子点的制备方法，其是将对苯二胺和乙醇混合进行溶剂热反应，然后经过旋蒸、洗脱、提纯获得。本发明的荧光探针在乙腈溶液中呈现亮橙黄色荧光，加入微量铁离子后会形成碳点‑铁络合物导致荧光猝灭，再通过加入超氧阴离子可以使溶液重新恢复至亮橙黄色荧光；本发明所提供的基于碳点‑铁络合物荧光探针，能够实现溶液中超氧阴离子的可视化痕量检测，具有优异的选择性和灵敏度。

技术领域

本发明属于活性氧检测分析技术领域，特别涉及一种可视化痕量检测超氧阴离子的碳量子点荧光探针及其制备方法，具体地说是一种基于碳点-铁络合物可视化痕量检测超氧阴离子的方法。

背景技术

超氧阴离子是氧气的阴离子形式，在自然界中广泛存在。它作为主要的活性氧自由基，其动态变化可以在生理和病理条件下产生很大的影响。超氧阴离子的生物毒性来自于它能够使含生物酶的铁硫簇失去活性，从而在细胞中释放游离铁，并发生激烈的离子反应并产生高活性的氢氧自由基，对细胞膜和器官组织造成破坏。因此，超氧阴离子的高灵敏和高选择性定量检测对生物领域有着至关重要的意义。

许多用来检测超氧阴离子的先进技术已经在不断的发展，如电子自旋共振法，电化学分析方法，色谱法以及荧光光谱分析法等。然而，这些方法相比起来，荧光光谱分析法以其便携简易、高选择性和高灵敏度等优势，成为了诸多检测技术中的研究热点。碳量子点作为一种新型的纳米碳材料，其尺寸小巧，成本低廉和良好的生物相容性使其在环境分析检测、生物成像和电催化等领域中引起了广泛的关注。碳点的制备方法可以概括为两大类：自下而上法和自上而下法，其中归属于自下而上法的溶剂热法是最常用的方法。而通过溶剂热法制备所得的碳点溶液通常杂质比较多，因而通常需要通过柱层析的方法来对混合物溶液进行洗脱提纯，从而获得所需的碳点溶液。文献KM Robinson,MS Janes,JSBeckman.The selective detection of mitochondrial superoxide by live cellimaging.Nat Protoc 2008,3(6):941.提出了用氢化溴乙非啶与超氧阴离子反应产生一种特殊的高荧光值羟基产物，实现对超氧阴离子的检测。但是，用这类材料制备的荧光探针对于超氧阴离子的选择性通常较弱，且需要在弱光环境下进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光碳量子点及其制备方法并将其作为碳点荧光探针应用于可视化痕量检测超氧阴离子。

本发明的一种荧光碳量子点的制备方法，其是先将对苯二胺和无水乙醇混合进行溶剂热反应，再添加硅胶粉混合，然后经过旋蒸、提纯获得。

作为优选方案，所述制备方法中，所述溶剂热反应是在聚四氟乙烯反应釜中，于200-210℃下反应10-14h，更优选于200℃下反应12h。

作为优选方案，所述制备方法中，所述提纯采用硅胶柱层析提纯，柱层析提纯洗脱时的洗脱剂为石油醚、乙酸乙酯和二氯甲烷，石油醚与乙酸乙酯的体积配比为1:3-1:1，乙酸乙酯与二氯甲烷的体积配比为1:2-1:6；更优选的，所述石油醚与乙酸乙酯的体积配比为1:2，乙酸乙酯与二氯甲烷的体积配比为1:4。所述的提纯可通过硅胶柱层析的方法。

发明人研究发现，在制备碳量子点时，旋蒸之前需加入硅胶粉。硅胶粉虽然是常用的过柱的填料，但是将硅胶粉加入碳点溶液中是为了更完好地收集碳点样品，如果直接将碳点溶液旋蒸的话，旋蒸完后碳点粘壁现象严重，而加入硅胶粉的话，硅胶粉能充分吸附住碳点样品，旋蒸完毕后不会发生粘壁现象。之后再通过过柱则可将硅胶粉中吸附的碳点样品分离出来。此处硅胶粉用量不做特别要求，一般可在对苯二胺用量的3-5倍。