基于CdTe量子点荧光探针测定土霉素的研究毕业论文.doc
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1、学 号: 题目类型: 论文 (设计、论文、报告)桂林理工大学GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科毕业设计(论文)题目: 基于CdTe量子点荧光探针测定土霉素的研究 学 院: 化学与生物工程学院 专业(方向): 年 月 日毕业设计(论文)独创性声明本人声明所呈交的设计(论文)是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了设计(论文)中特别加以标注和致谢的地方外,设计(论文)中不包含其他人或集体已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得桂林理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对设计(论文)的研究成果做出贡献的个人和集体,均已作了明确
2、的标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。设计(论文)作者签名: 日期: 年 月 日桂林理工大学设计(论文)使用授权声明本设计(论文)作者完全了解学校有关保留、使用设计(论文)的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计(论文)的复印件和电子版,允许设计(论文)被查阅或借阅。本人授权桂林理工大学可以将本设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本设计(论文)。设计(论文)作者签名: 日期: 年 月 日指 导 教 师 签 名: 日期: 年 月 日 桂林理工大学本科毕业设计论文摘 要本文制备了一种新型CdTe量子点荧光探针,研究四
3、环素类药物土霉素对其荧光猝灭的现象。结果表明,在表面活性剂PVA存在及pH=8.6的Tris-HCl缓冲溶液体系中,土霉素能显著猝灭CdTe量子点的荧光强度。另外,讨论了土霉素对CdTe荧光的猝灭机理,通过对比3个温度下体系的Stern-Volmer方程动态猝灭常数KSV,发现土霉素对CdTe量子点的荧光猝灭主要为静态猝灭。在优化实验条件下,土霉素的浓度与CdTe量子点荧光强度猝灭程度呈良好的线性关系,并以此建立一种测定土霉素含量的新方法,其线性范围为840010-9 mol/L,相关系数为r=0.9996,检出限为2.7210-10 mol/L(S/N=3)。将新方法应用于鱼产品中土霉素含量
4、的测定,其RSD3.5%(n=6 )加标回收率在96.20106.67之间,结果令人满意。关键词:CdTe;荧光猝灭;土霉素;机理Detection of Oxytetracycline by CdTe Quantum Fluorescence ProbeStudent:ZENG Qiu-lian Teacher:TAO Hui-linAbstract: A new type CdTe QDs fluorescence probe was prepared and the interaction of as-prepared CdTe QDs with the Oxytetracycline
5、(OTC) was discussed in the paper. In addition, the influences of concentration of buffer solution, surfactant, interferent components and response time were investigated. The results indicated that in a Tris-HCl buffer solution with pH value of 8.6 and PVA present, QDs fluorescence could be strongly
6、 quenched by OTC at room temperature, and the fluorescence quenching mechanism is likely a static quenching process. Under optimum conditions, there were good linear correlations between the concentrations of OTC and the Fluorescence quenching intensity. Then a new determination strategy of OTC was
7、built by using thefluorescence probe and the linear range of determining OTC was 420010-9 mol/L,with a detectedlimit of 2.7210-10 mol/L . The probe has been applied for the detection of OTC in fish tissues with the recovery rate of 96.20106.67. Key words: CdTe, fluorescence quenching, Oxytetracyclin
8、e, mechanism目 录摘 要IAbstractII1 前言12 实验部分52.1 主要仪器与试剂52.1.1主要试剂52.1.2主要仪器52.2 实验方法52.2.1水溶性TGA 修饰CdTe量子点的合成52.2.2实验测定方法62.2.3样品处理方法62.3 结果与讨论62.3.1CdTe量子点的粒度和光学性质分析62.3.2OTC对CdTe的荧光猝灭现象72.3.3OTC猝灭CdTe荧光的机理探讨82.3.4反应条件的选择102.3.4.1缓冲溶液的选择102.3.4.2 Tris-HCl缓冲溶液pH的选择102.3.4.3表面活性剂对体系的影响112.3.4.4 PVA表面活性剂
9、加入量的选择112.3.4.5温度对体系的影响112.3.4.6体系的稳定性试验112.3.5 工作曲线132.3.6 共存物质的影响142.4 样品分析143 结论14致 谢15参考文献16III基于CdTe量子点荧光探针测定土霉素的研究1 前言当今,随着科学技术的迅猛发展,纳米技术已经引起人们广泛的关注,并成为国内外科学研究者的研究热点之一。量子点(QDs)(字体,下一个也如此)是一种三维受限的分子团簇,它由有限的原子组成,原子的三个维度尺寸都在纳米数量级别。QDs由于量子限域效应使其能带变成具有分子特性的分立级别,有希望成为新一代的纳米探针,广泛的应用于医药、生化免疫、卫生分析以及环境污
10、染物的检测等领域,成为分析工作者的研究工作热点1-4。量子点因在光学特性、表面修饰和生物功能等方面具有较多的优势而在这些分析测试中得到了广泛应用。1.1 量子点的概念和发展历史 量子点,也称为半导体纳米晶体,尺寸在110nm,呈球形或者近球形,由有限的原子和分子组成,具有宽的激发光谱、窄而对称的发射光谱、高的量子产率以及良好的光稳定性,在一定的光照条件下会被激发产生荧光。量子点可分为由-族元素和-族元素构成5。QDs的原子排列十分规整,而其他纳米材料的原子排列则非常杂乱6。受到量子点尺寸效应的影响,QDs的光谱性能强烈的依赖其尺寸,通过化学方法制备QDs时,可以通过控制反应条件来改变其形貌以及
11、粒径的大小,进而可以得到性能各异的QDs材料,应用于光电磁以及催化等各个领域7。现代量子点技术起源于上个世纪70年代中期,为了解决全球能源危机而发展起来的,主要研究领域是光电化学,利用纳米颗粒优良的体表面积比来产生能量。到了20世纪90年代中期,Chan等8首次将量子点作为生物荧光标记,成功应用于活细胞体系,解决了将量子点溶于水溶液,实现了量子点通过表面活性基团与生物大分子偶联的问题。随着量子点制备技术的不断提高,量子点逐步应用于生物研究,由此掀起了研究量子点的热潮。21世纪初,基于量子点来观察并研究生物及医学领域中的生命现象已深入到单细胞、单分子水平中9。1.2 量子点合成的概述方法半导体量
12、子点广泛的应用前景使得它的制备技术也得到了大大的发展,它的合成必然与其性质息息相关,制备方法和方法流程亦决定其荧光性能的关键因素。因此,量子点的化学制备方法按溶剂的不同分为在有机相中合成和在水相中合成。1.2.1 在有机相中合成在有机体系中,合成量子点的材料-金属有机化合物在具有配位功能的有机溶剂环境中生成纳米晶粒。Bawendi10研究小组开创了有机金属前驱体热分解法,后来的Hines11等对合成方法进行了改进,用ZnS包裹CdSe量子点表面从而提高了荧光产率(可达50),Peng研究小组12更进一步,他们以CdO代替二甲基镉,合成了高荧光产率的CdS、CdSe、CdTe量子点。但作为荧光探
13、针应用于生物研究时需对其表面进行表面功能化修饰使其具有水溶性。但由于这种量子点的缺点是只能用于成像而不能用于定量分析,因为量子点被深埋于聚合物当中,而对被测对象的浓度高低没有响应。1.2.2 在水相中合成与在有机相中合成相比,水相合成具有成本低、污染小、具有操作简单、成本低、量子点表面电荷和表面性质可控,容易引入各种官能团分子优良的性质,成功解决了量子点的水溶性和生物相溶性的问题,并且得到的荧光量子点产率高。贺东秀等13学者针对T抗原传统检测方法中所存在的抗光漂白性能差、放射性污染等问题,制备了功能良好的水溶性CdTe量子点,将其作为荧光探针有效地识别肠癌中的相关T抗原,该检测方法特异性好、灵
14、敏度高、光稳定性强。于冰等14以MPA为稳定剂在水相中合成了铜掺杂的ZnSe量子点,不仅克服了有机相合成量子点的生物相容性的问题,且避免了镉等重金属元素的使用。梁建功等15采用微波辐射一步制备了谷胱甘肽修饰的水溶性硒化锌量子点。这个方法是采用亚硒酸钠代替常用的硒氢化钠或硒化钠作为硒的前体,使反应能在空气中进行。采用微波辐射技术提高了所制备硒化锌量子点的量子产率,量子点产率达18,并且有效降低了其缺陷荧光发射。1.3 量子点表面的修饰由于量子点合成方法的限制以及材料自身的缺陷,使其在应用领域受到限制,如何将量子点进行合理修饰成为近期研究的热点。Xia等16以MPA作为配体,在水相中合成CdTe/
15、CdSe核壳结构的量子点,该量子点对某些金属离子如铜离子等显示了很高的灵敏度。曾庆辉等17采用连续离子层吸附技术合成了水溶性的CdTe/CdS核壳量子点,该种核壳结构量子点具有更好的化学和光学性质稳定性、更高的量子效率,并且易于生物标记。而石瑟等18利用苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物对疏水性的Mn掺杂的ZnS量子点进行包裹,得到了发光效率更好的水溶性量子点复合物,进行表征发现水溶后的复合纳米粒子任能拥有高的发光效率,为后续的细胞成像,生物传感,细胞标记打下了好的基础。(前人量子点表面修饰方法与你的有什么区别,优缺点?)1.4 量子点荧光探针的应用1.4.1 在光学领域上的应用量子点具有独特的光学和电
16、学等特性,因此在太阳能电池、白光二极管、量子点激光器、传感器等方面有着广泛的应用。如胡文佳等19将PbSe(字体,下面的也如此)量子点成功引入到太阳能荧光聚集器中,利用光子的追踪方法,建立了一种基于Monte Carlo模拟方法的模型。在优化实验的条件下发现该方法能使太阳能电池的造价降低49.2。许献美等20利用氯化镉、二氯化硒及硫化钠为原料在水相中直接合成巯基乙酸稳定的CdSe/CdS核壳型量子点,并与蓝光InGaN芯片组合得到发光二极管(LED),所得的白光LED的显示系数与现在商业所用的YAG白光LED相当。CdSe/CdS核壳型量子点可作为白光LED备用荧光材料。1.4.2 在检测药物
17、残留上的应用荧光量子点探针在药物检验上也有着广泛的应用。如刘正清等21通过硒化锌荧光量子点作探针检测农药敌磺钠,以谷胱甘肽(GSH)为稳定剂,在水相中合成了高荧光的硒化锌量子点(ZnSe QDs),实验证明,农药敌磺钠与ZnSe QDs作用使荧光猝灭,探讨了敌磺钠与ZnSe QDs相互作用的荧光猝灭机理。孙雪花等22通过在水溶液中合成巯基乙酸修饰的CdTe量子点,利用铝敏化喹诺酮类抗生素,研究诺氟沙星与CdTe量子点的荧光增敏作用,建立了用CdTe量子点作为荧光探针测定微量的诺氟沙星的新方法。候明等23 基于喹诺酮类抗生素司帕沙星与CdSe/CdS量子点的荧光猝灭作用,用CdSe /CdS量子
18、点作为荧光探针测定样品中微量司帕沙星含量。1.4.3 荧光量子点在生命科学上的应用量子点应用最广泛的领域是作为对生物体系进行研究。Wu等24用巯基乙胺修饰的CdSe量子点对人肝癌细胞进行检测,通过观察其荧光图像及利用实时细胞电子传感系统对其追踪,发现CdSe很容易与细胞质膜结合进入癌细胞,并使癌细胞的新陈代谢速度明显减慢,为癌细胞的检测与治疗提供了新的方法。Liu等25用经二巯基丁二酸修饰过的CdTe量子点检测人免疫球蛋白,检出限低至0.05ng/mL。王建浩等26通过合成一种双功能的TCP-1-H6多肽,并与量子点通过His-tag偶联利用毛细血管表征,TCP-1可以特异性地识别结肠癌细胞的
19、受体。实验结果表明,靶向多肽标记的量子点可以特异性地识别结肠癌细胞及肿瘤组织,这对肿瘤细胞的识别判断研究具有重要的参考价值。1.4.4 量子点在其他方面的应用近年来,各种性能优越的量子点已广泛应用于人类生活的各个方面。如李宏雨等27利用CdTe和Te粉为原料,在水相中合成了CdTe量子点核,通过外延长生长在CdTe量子点核上包裹一层CdSe量子点,通过实验发现合成的CdTe和CdTe/CdSe量子点粒径在3-5nm之间,可以有效和指纹物质结合,可以应用于对铝金油潜指纹的鉴别。如苏中华等28以羧甲基纤维钠为稳定剂,在水相制备了CdS量子点,基于铜离子对量子点荧光的猝灭作用,建立了定量测定铜离子的
20、新方法。而许国峰等29通过制备链霉亲和素修饰的CdTe量子点探针,成功建立了基于量子点探针的银增强显色可视化检测方法,并结合了蛋白质芯片分析技术,将此方法用于检测反向蛋白质芯片。研究结果表明,检测样品对数值与信号灰度值呈良好线性关系,可实现微量蛋白的灵敏检测,具有操作简单,对仪器要求低,结果可视化等特点。1.5 土霉素土霉素(Oxytetracycline)是四环类抗生素,在结构上有四并苯的基本母核,随环上取代基的不同或位置的不同而构成不同种类的四环素。土霉素无论是用于饲料添加或直接作用于治疗都会以原态或代谢物的形式进入环境,势必会对环境造成复杂的影响。目前用于检测土霉素含量的分析方法有高效液
21、相色谱法、毛细血管电泳致化学发光法、紫外分光光度法、静态注射抑制化学发光、电化学传感器法和微生物法等。如赵晶晶等30采用十八烷基键合硅胶色谱柱,以磷酸盐缓冲液为流动相,在检测波长为353nm(字体,下面),流速1.5mL/min,进样量10L(单位写错),柱温为室温条件下,成功建立了高效液相色谱法检测白龙散、三子散、四味穿心莲散中非法加入土霉素的检测方法。回收率在98.3-100.2之间,RSD为0.16-0.73。杨伟群等31以铕离子()掺杂类普鲁士蓝化学修饰铂电极为工作电极,基于铜()-土霉素配合物对三联吡啶钌()电致化学发光强度的增敏作用,建立了用毛细管电泳电致化学发光测定条件测定土霉素
22、的新方法。阿布都拉(人名字的点在中间)艾尼瓦尔等32在甲醇溶液中采取紫外光度法测定土霉素和盐酸金霉素的含量,结果令人满意。黄卉等33通过研究发现在碱性介质中,盐酸土霉素对铜()离子-鲁米诺-过氧化氢化学发光体系产生的发光信号能起到明显的抑制作用,并且抑制程度与盐酸土霉素的浓度呈良好线性关系,建立了静态注射抑制化学发光测定盐酸土霉素的方法。测定结果令人满意。刘涛等34采用化学聚合法,制备了土霉素电化学传感器,通过应用铁氰化钾作为离子探针,建立了一种测定土霉素的方法。研究表明,土霉素在一定浓度范围内,铁氰化钾的差分脉冲伏安法的峰电流值随土霉素的浓度增加而线性降低,检出限达3.210-8mol/L,
23、可以作为目标分子土霉素理想的分子印迹材料。王超逸等35通过探索嗜热脂肪芽杆菌芽孢制备的最优条件,采用纸片法平板抑制生长确定了嗜热脂肪芽杆菌对乳粉中青霉素G、土霉素、链霉素等的检测线达0.08-0.16mg/Kg,成功构建了简易高效的微生物检测抗生素残留方法。 综上所述,量子点荧光探针以其优良的光学特性在光学领域和药物残留领域和生命科学领域和其他方面的应用已经显出独特的优势。然而国内外尚未发现通过量子点来测定土霉素的相关报道。本文在前人工作的基础上,探究制备了一种基于量子点荧光探针测定土霉素的新方法。实验以高品质的水溶性CdTe量子点为荧光探针,探究建立了CdTe量子点与土霉素的荧光猝灭体系,并
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