[发明专利]一种基于蓝色碳点/金纳米团簇的比率荧光传感器及其在草甘膦检测中的应用

说明书

本发明公开了一种基于蓝色碳点/金纳米团簇比率荧光传感器及其在草甘膦检测中的应用。该比率荧光传感器由蓝色碳点和金纳米团簇复合体系构成，其中蓝色碳点与金纳米团簇荧光强度比为9:1。含有丰富羧基及氨基官能团的碳点可与草甘膦发生酯化和酰胺反应形成复合物(CDs‑Gly‑CDs)使其聚集，导致蓝色荧光猝灭，而金纳米团簇作为内标其橙色荧光未发生变化。因而以蓝色碳点为信号探针，金纳米团簇为参比探针制备比率荧光传感器，依托3D打印技术，构筑集成式智能手机传感平台，具有高灵敏度、视觉检测及快速响应等优点，对草甘膦的检出限低至4.19nM，可用于环境水样、果汁等样品中草甘膦残留低成本、快速及可视化定量分析。

技术领域

本发明具体涉及一种基于蓝色碳点/金纳米团簇的比率荧光传感器及其在草甘膦检测中的应用，属于材料合成、可视化检测、食品质量监测等领域。

背景技术

草甘膦(glyphosate)是一种内吸传导型、广谱灭生性的除草剂。因其杀草谱广、除草彻底、杀大草效果好，且价格低廉，而被全世界推广。草甘膦作为国际上使用量最大的除草剂，在大量的农作物中均被发现，它还可以通过地表径流、雨水冲刷、不规范的清洗喷洒用具等方式进入水体生态系统中。在环境中有着较高残留的草甘膦可以通过饮食等途径进入人体内。草甘膦在体内的堆积可导致肝肾毒性、神经毒性等健康危害，并具有一定的致癌性。此外，现有的研究结果表明，低浓度的草甘膦暴露会影响性激素的合成分泌，破坏生殖系统的功能结构，干扰配子的发育成熟，并导致不良妊娠结局的发生，具有一定的生殖毒性。因此草甘膦的检测，特别是果蔬和饮用水中草甘膦的检测具有非常重要的现实意义。

目前，基于光信号的生物化学传感器因其简单、灵敏度高、选择性好而被证明是一种很有前途的残留检测方法。虽然这些传感器在残留物检测领域取得了潜在的应用，然而大多数传感器严重依赖酶抑制，酶容易失活，影响传感器的灵敏度、准确性和实用性。另外运行条件和响应速度受到内部/外部因素的限制，没有实现实时/现场应用，且存在视觉检测效果较差，无法实现准确定量读数。因此，设计无酶分析传感器并进一步拓宽其应用领域仍是迫切需要的。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种基于蓝色碳点/金纳米团簇的比率荧光传感器，用于高灵敏度可视化定量检测草甘膦残留，该无酶传感体系可实现可靠、方便、现场的草甘膦残留检测。

本发明中作为传感体系核心的新型的无酶快速视觉比率荧光传感器，是通过整合设计的蓝色碳纳米点(CDs)和金纳米团簇(Au NCs)来实现选择性定量检测草甘膦。引入草甘膦后，由于CDs-Gly-CDs复合物聚集的形成，CDs在450nm处的蓝色荧光可以在2秒内通过聚集引起的猝灭(ACQ)快速猝灭。而AuNCs作为参考信号，其在620nm处的红色荧光没有任何变化，因此会导致从蓝色到粉红色再到橙色的明显且即时的比率荧光颜色变化。其对于草甘膦的检测限可低至4.19nm。此外，该比率荧光传感体系已成功应用于实际样品中的草甘膦检测，为构建针对微量危害物检测的无酶可视化定量体系提供了一种新方法。

本发明基于蓝色碳点/金纳米团簇的比率荧光传感器，是由蓝色碳点和金纳米团簇溶液的复合体系构成，所述复合体系中蓝色碳点与金纳米团簇的荧光强度比为9:1。

本发明基于蓝色碳点/金纳米团簇的比率荧光传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：蓝色碳点的制备

将0.8～1.0g无水柠檬酸钠和0.45～0.52g聚丙烯酰胺溶解在15～20mL超纯水中，超声得到澄清透明溶液；然后将该溶液转移到50mL聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，180～200℃条件下烘箱保温反应3～5小时，自然冷却到室温得到蓝色碳点液体；用截留分子量为1000Da的滤膜透析袋对蓝色碳点液体进行透析4～6小时，透析过后的蓝色碳点在40～60℃烘箱中干燥得到碳点粉末，配制成0.8～1mg/mL的水溶液，置于4℃冰箱备用。

步骤2：金纳米团簇的制备