1 北京邮电大学 电子工程学院， 安全生产智能监控北京市重点实验室， 北京 100876
2 解放军总医院第三医学中心 放射诊断科， 北京 100039
实时便捷的pH检测对于环境监测和医学诊断等领域具有重要应用价值。本文通过溶胶?凝胶法制备了一种比率荧光毛细管pH传感器。该传感器以2.8?羟基芘?1，3，6?三磺酸三钠盐（8?hydroxy?pyrene?1，3，6?trisulfonate，HPTS）作为pH敏感的荧光探针，利用HPTS与十六烷基三甲基溴化铵（hexadecyl trimethyl ammonium bromide，CTAB）结合形成HPTS?IP离子对，然后将离子对分散于溶胶?凝胶中，并将其固定于毛细管内壁即制得比率荧光毛细管pH传感器。该传感器利用HPTS在双激发带下的发射强度比值实现比率荧光检测，当pH从5.0上升至8.0时，HPTS的荧光强度比率随pH值增加逐渐增强，pKa值为6.95，通过分析HPTS的比率荧光强度变化可间接监测pH波动。该传感器具有较好的pH敏感性、稳定性和可逆性，且可快速、灵活、便捷地进行实际操作，在环境保护和生物医学领域的pH监测分析方面拥有良好的应用前景。
荧光探针 光学传感器 pH检测 毛细管 比率荧光 fluorescence probe optical sensor pH detection capillary ratiometric fluorescence
华侨大学材料科学与工程学院, 福建 厦门 361021
在微波辅助条件下, 合成了甲醛功能化的聚乙烯亚胺(FPEI), 在激发波长为340 nm时, FPEI的荧光发射波长470 nm, 紫外灯下发蓝色荧光。 在此激发条件下, 曙红Y(Y eosin Y, EY)的荧光发射波长为540 nm, 发绿色荧光。 在酸性介质中, FPEI和 EY 通过静电作用形成FPEI/EY复合物, 导致EY 在540 nm 的荧光显著猝灭, 而FPEI本身的荧光只有微弱的降低。 当加入六偏磷酸钠(SHMP)时, SHMP、 EY与FPEI发生竞争结合, 由于SHMP与FPEI表面质子化氨基的静电作用强于EY, EY从FPEI/EY复合物中释放导致540 nm荧光强度逐渐恢复。 当SHMP与FPEI/EY 混合时, EY 540 nm荧光强度与FPEI 470 nm 荧光强度的比值(F540/F470)与SHMP浓度呈较好的线性关系, 在紫外灯照射下体系的荧光由蓝色逐渐变为绿色, 由此建立了FPEI/EY比率荧光快速测定SHMP的新方法。 在最优条件下, 线性范围为0.1~4.2 μmol·L-1, 检出限(3σ)为38 nmol·L-1。 该方法选择性好、 简单、 快速, 已成功应用于茶饮料中SHMP的分析检测。
六偏磷酸钠 比率荧光 甲醛功能化的聚乙烯亚胺(FPEI) 曙红(EY) Sodium hexametaphosphate Ratiometric Fluorescence Formaldehyde functionalized polyethyleneimine (FPEI) Eosin Y(EY)
1 中央民族大学 生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学 理学院, 北京 100081
3 北京邮电大学 电子工程学院, 北京 100876
过氧化氢(H2O2)是活性氧类的主要标志物, 它与多种疾病如神经退行性疾病密切相关。本文设计了一种检测细胞内过氧化氢的荧光过氧化氢酶纳米传感器。这种纳米传感器由含多聚赖氨酸、辣根过氧化物酶的生物相容性外壳和含有氧探针的多孔聚合物基质的氧传感核组成。辣根过氧化物酶(HRP)催化H2O2生成氧, 进而通过荧光氧气探针进行探测。该酶纳米传感器的流体动力学尺寸约为270 nm, zeta电位为-18 mV, 具有良好的生物相容性。它的荧光比率和时间分辨荧光均对H2O2高度敏感。此外, 该纳米传感器可以被活细胞有效地摄取, 从而可以用TRF 方式灵敏地检测细胞内的H2O2浓度。结果表明, 本实验制备的酶纳米传感器有望进一步用于监测H2O2相关的细胞生化反应, 如氧化应激。
过氧化氢 纳米传感器 时间分辨荧光 比率荧光 氧化应激 H2O2 nanosensor time-resolved fluorescence(TRF) ratiometric fluorescence oxidative stress
延安大学化学与化工学院 延安市分析技术与检测重点实验室, 陕西 延安 716000
以天然生物质去皮的蓖麻为碳源, 采用一步水热法合成了荧光性能优良的绿色荧光蓖麻碳量子点(CO-CQDs), 对其形貌和发光性能进行了表征。通过将该CO-CQDs与荧光极强的卤代荧光素染料曙红Y(EY)复合, 二者可形成荧光发射峰相距较远的新型CO-CQDs/EY复合物。在pH=4.00的Na2HPO4-柠檬酸缓冲溶液中, 在320 nm的激发波长下, CO-CQDs/EY复合物于405 nm和540 nm处显示出两个独立的荧光发射峰。在该体系中加入Cr(Ⅵ), 405 nm和540 nm两处的荧光信号均显著猝灭。L-抗坏血酸(L-ascorbic acid,AA)的加入可使复合物于540 nm的荧光信号恢复, 而405 nm处的荧光强度基本不变。据此建立了一种以CO-CQDs/EY复合物为比率型荧光探针测定AA的新方法。实验测定了荧光信号恢复的最佳条件和影响荧光恢复的因素, 初步探讨了反应机理。在优化的实验条件下, 该探针于540 nm/405 nm两处的荧光强度比值与AA的浓度在5.0×10-8~4.0×10-6 mol/L范围内呈良好线性关系, 检出限为3.7×10-8 mol/L。该探针用于检测药物、水果和蔬菜中AA的含量, 结果满意。
碳量子点 曙红Y 比率型荧光探针 L-抗坏血酸 carbon quantum dots eosin Y Cr(Ⅵ) Cr(Ⅵ) ratiometric fluorescence probe L-ascorbic acid
江苏大学食品与生物工程学院, 江苏 镇江 212013
汞是一种典型的低剂量高毒性物质, 广泛存在于环境和水体中, 可通过食物链传递并累积, 从而对人体造成危害。 因此, 准确快速的监测食品中汞离子(Hg2+)含量对于保障食品安全具有重要意义。 目前, 常用的Hg2+检测方法包括液相色谱-原子荧光光谱法(LC-AFS)、 电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)、 电化学法和荧光分析法。 比率型荧光探针具有双发射荧光特性, 其中内置校准功能可降低因探针浓度和各种环境因素产生的检测误差, 可以有效的克服单发射荧光探针的不足。 本研究提出了基于碳量子点(CQDs)和铜纳米簇(CuNCs)的新型比率型荧光探针用于螃蟹中Hg2+的快速检测。 主要研究内容和结果如下: (1)CQDs-CuNCs复合体系的制备。 以蔗糖为碳源, 聚乙二醇为钝化剂, 通过微波介导法合成CQDs; 以抗坏血酸为还原剂和稳定剂通过水热法合成CuNCs, 后通过自组装制成CQDs-CuNCs复合体系。 (2)CQDs-CuNCs复合体系的表征。 利用高倍透射电子显微镜(HRTEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 荧光光谱(FL)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对CQDs-CuNCs复合体系表征, 结果显示, 该研究成功合成了具有双发射特性的CQDs-CuNCs比率型荧光探针。 (3)CQDs-CuNCs复合体系的稳定性测试。 将CQDs-CuNCs比率型探针与传统的单通道CuNCs探针的稳定性进行对比。 结果表明, 当探针浓度漂移和测量温度波动时, CQDs-CuNCs比率型探针比单发射的CuNCs抗干扰能力更强, 稳定性更高。 (4)CQDs-CuNCs复合体系对Hg2+的检测。 当Hg2+存在时, 复合体系中的CuNCs发生团聚, 而CQDs基本不受影响, 导致443 nm处的CuNCs荧光猝灭而545 nm处的CQDs荧光强度几乎不变。 依据荧光强度的比值(I443 nm/I545 nm)与Hg2+浓度的关系实现定量检测。 在对标准Hg2+检测时, CQDs-CuNCs复合体系的I443 nm/I545 nm和单发射CuNCs的猝灭率与Hg2+浓度(0.1～12 μmol·L-1)均呈现良好的线性关系, 相关系数分别达到0.994 7和0.991 6, 检测限(3σ/S)分别为2.83和3.62 nmol·L-1。 在螃蟹样品检测中, CQDs-CuNCs比率型探针和单发射的CuNCs得到回收率分别为102.5%~105.4%和104.2%~112.5%, 说明CQDs-CuNCs复合体系比单发射CuNCs对Hg2+具有更高的灵敏性和稳定性。 以上结果表明, 本研究所构建的CQDs-CuNCs比率型荧光探针能够用于食品中Hg2+的快速、 准确检测。
铜纳米簇 碳量子点 比率型荧光探针 Copper nanoclusters Carbon quantum dots Hg2+ Mercury ions Ratiometric fluorescence probe 光谱学与光谱分析
2019, 39(12): 3925
北京交通大学光电子技术研究所 教育部发光与光学信息重点实验室， 北京 100044
基于再沉淀方法制备了一种具有比率荧光发射的纳米水凝胶，适用于检测生理范围的pH值。通过在聚氨酯水凝胶中引入pH值指示剂以及具有共振能量传递关系的荧光染料分子，赋予原本非pH响应和非荧光型的水凝胶以pH探测能力。随着pH值由酸性渐变为碱性，纳米水凝胶的绿色荧光强度逐渐增强，而红色荧光逐渐减弱。所制备的纳米水凝胶由于具有灵敏度高、亲水性好、稳定性好、响应快以及pH值检测范围恰好涵盖了生理pH值范围(pH值6~8)等优点，因此在细胞内pH值探测领域具有广阔应用前景。
纳米水凝胶 pH探针 比率荧光 共振能量传递 nanogel pH sensor ratiometric fluorescence FRET
