谷胱甘肽包覆的碲化镉量子点荧光探针法快速测定多巴胺

王 欢，李 芳，陈晓英，余思莹，周李佑，郎金晓，程阳颖

（台州学院 医药化工学院， 浙江 台州 318000）

分析测试

谷胱甘肽包覆的碲化镉量子点荧光探针法快速测定多巴胺

王 欢，李 芳，陈晓英，余思莹，周李佑，郎金晓，程阳颖

（台州学院 医药化工学院， 浙江 台州 318000）

利用多巴胺(DA)对谷胱甘肽包覆的碲化镉量子点荧光的猝灭作用，建立了快速测定多巴胺的荧光探针分析法。实验结果表明，在Tris-HCl(pH=7.0)溶液中，多巴胺浓度在0.06～2.1 μmol/L范围内，碲化镉量子点荧光强度的猝灭值(ΔF)与多巴胺的浓度呈线性关系，线性方程ΔF= 165.43cDA+ 9.57，相关系数(r)0.998 6，方法检出限0.03 μmol/L。将本方法应用于样品中DA的分析，RSD为4.2%，DA的加标回收率为95.2%～104.8%。

荧光探针；多巴胺；谷胱甘肽；碲化镉量子点；荧光猝灭

多巴胺(Dopamine, DA)是一种神经传导物质，在人体中的含量多少，会直接影响脑部的精神和情绪活动[1]，DA的缺失是帕金森综合症的重要诱因之一[2]。因此，建立快速、准确测定DA的检测技术，对人类健康有着非常重要的作用。目前，多巴胺的检测方法主要有分光光度法[3-5]，流动注射化学发光法[6]，近红外荧光传感法[7]、电化学分析法[8-10]和荧光光度法[11]等。

荧光量子点(quantum dots, QDs)的量子尺寸效应和表面效应，使QDs具有了独特的光学、光化学和催化等性质[12]，在分析检测方面已有了广泛的应用。对于不同的目标物，当QDs的表面化学态结构不同时，会使QDs引起不同的光学或光化学性质的变化，以此来建立不同的荧光传感技术。由于还原型谷胱甘肽(GSH)与DA之间存在较强的作用[13]，因此，本文基于DA与作为QDs表面稳定剂的GSH的相互作用，利用DA对GSH包覆的CdTe QDs (CdTe-GSH QDs)荧光的猝灭效应，建立了一种快速检测样品中DA的新方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Cary Eclipse 荧光分光光谱仪(Varian)；Elix-5+ Milli-QG 超纯水系统(Millipore)；DELTA 320 pH计(梅特勒-特利多仪器(上海)有限公司，配LE438 pH电极)。

CdCl2·2.5H2O、柠檬酸钠、亚碲酸钠、硼氢化钠、GSH、盐酸多巴胺及其它试剂均为分析纯(购自Aladdin)；盐酸多巴胺注射液(武汉远大制药集团，批号：101223)；0.1 mol/L的 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、抗坏血酸(Vc)、葡萄糖(Glucose)、L-半胱氨酸(L-Cys)、L-组氨酸(L-His)及尿素(Urea)等标准溶液，使用时稀释成所需的浓度；水为超纯水。

1.2 实验方法

准确移取50 µL CdTe-GSH QDs于10 mL比色管中，加Tris-HCl缓冲溶液(pH = 7.0)1.0 mL，用纯水定容至10 mL，摇匀后，移取3.0 mL于比色皿中，在λex/λem= 340/567 nm (激发/发射狭缝分别为5/10 nm)条件下，测定溶液的荧光强度。加入不同浓度的DA后，摇匀并静置10 min，测定荧光猝灭值(Δ F)，对数据做线性回归。相同条件下加入样品溶液，测定ΔF，根据线性方程计算样品溶液中的DA浓度，同时做加标回收实验。

2 结果与讨论

2.1 CdTe-GSH QDs的合成

参照文献[14]并调整Cd、Te和GSH的比例。准确称取0.48 mmol GSH和0.2 g柠檬酸钠于三口烧瓶中，加水溶解后，再加入 0.40 mmol CdCl2，搅拌下通Ar气保护30 min。依次用注射器向体系中快速注入0.08 mmol Na2TeO3和0.1 g NaHB4溶液，加热至回流反应2.5 h后自然冷却至室温备用。使用前用无水乙醇提纯后重新溶于超纯水中。

2.2 反应时间对CdTe-GSH QDs荧光强度影响

根据实验方法，考察了DA加入1～30 min后，CdTe-GSH QDs荧光强度的变化。结果表明，在5～20 min内，CdTe-GSH QDs荧光强度基本平稳。因此，实验在DA加入5 min后进行测定。

2.3 溶液酸度的影响

按实验方法操作，进一步测定了溶液pH值在6.0～8.5范围内变化时，DA加入后CdTe-GSH QDs荧光强度的变化情况。实验结果显示，pH=7.0时，DA对CdTe-GSH QDs荧光猝灭值最大。实验选定用pH=7.0的Tris-HCl缓冲溶液来控制溶液酸度。

2.4 DA对CdTe-GSH QDs荧光猝灭规律

从图1可看出，在0.1～2.1 µmol/L的浓度范围内，当向CdTe-GSH QDs溶液中加入不同浓度的DA时，随着DA浓度的增加，CdTe-GSH QDs的荧光发射强度呈现规律性降低，从其中的插图可看出，ΔF随DA的浓度增加呈线性增加。

图1 DA对CdTe-GSH QDs荧光猝灭规律Fig.1 The effect of DA on fluorescence quenching of CdTe-GSH QDs

2.5 标准曲线与检出限

按实验方法配制CdTe-GSH QDs溶液，加入不同体积1.0×10-4mol/L的DA溶液，并测定相应的ΔF，回归后的线性方程为ΔF = 165.43cDA+ 9.57，相关系数(r)为0.998 6，方法检出限为0.03 µmol/L，DA的线性范围为0.06～2.1 µmol/L。

2.6 共存物质的干扰

根据样品中可能存在的共存物质，实验考察了共存物质对DA测定的干扰上限。结果表明，DA浓度为0.1 µmol/L，测量误差±5%的变动范围内，各共存物在浓度(μmol/L)为K(20.0)、Ca(100.0)、Na(100.0)、Mg(10.0)、L-Cys(10.0)、L-His(200.0)、Glucose(100.0)、Urea(100.0)及Vc(20.0)存在时，对DA的测定基本没有影响。

2.7 样品测定

取1支盐酸多巴胺注射液(20 mg/2 mL)，配制成DA含量约10-4mol/L的样品溶液。按实验方法操作，测定3.0 μL 含DA的样品溶液加入后，CdTe-GSH QDs的荧光强度猝灭值。根据线性方程计算溶液中的DA含量，并做加标回收实验，测定结果列于表1。由表1可看出，样品溶液的加标回收率在95.2%～104.8%之间，说明本方法具有较高的准确度。

表1 注射液样品中DA的测定结果Table 1 Analytical results of DA in injection samples

3 结束语

基于DA与GSH之间的相互作用，利用DA对CdTe-GSH QDs荧光的猝灭现象，通过研究CdTe-GSH QDs猝灭时间、溶液酸度变化和共存物质的影响，优化了实验条件，建立了CdTe-GSH QDs荧光探针快速测定DA的新方法。本方法用于注射液样品溶液中DA的测定，操作简便速度快，检出限达到30.0 nmol/L，常规共存物质基本不干扰测定，方法具有较好的选择性和较高的准确度。

［1］Takahiro Ozaki. Comparative effects of dopamine D1and D2receptor antagonists on nerve growth factor protein induction[J]. European Journal of Pharmacology, 2000,402:39-44.

［2］Lotharius J., Brundin P. Pathogenesis of Parkinson’s disease: dopamine, vesicles and alpha-synuclein[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2002, 3:932-942.

［3］潘自红,贺国旭,胡小明,等. 分光光度法测定盐酸多巴胺的含量[J].分析试验室,2011,30(11):89-91.

［4］陈亚红,田丰收,曹丽娟. 酶催化动力学光度法测定盐酸多巴胺[J].药物分析杂志,2010,30(2):314-316.

［5］冯娟娟, 赵祎曼, 王海燕. 纳米银比色法检测多巴胺[J].高等学校化学学报，2015,36(7):1269-1274.

［6］马新颜，张萍萍．流动注射化学发光测定血浆中的多巴胺[J].光谱实验室，2012,29(6):3875-3878.

［7］ Jin-long Chen, Xiu-ping Yan, Kang Meng,et al. Graphene oxide based photoinduced charge transfer label-free near-infrared fluorescent biosensor for dopamine[J].Analytical Chemistry, 2011, 83:8787-8793.

［8］刘伟禄，李聪，唐柳，等. 石墨烯-聚苯乙烯磺酸盐-铂复合物的制备及在多巴胺检测中的应用[J]. 分析化学，2013,41(5):714-718.

［9］刘军山，肖庆龙，葛丹，等. 一种用于多巴胺实时检测的集成微电极的微流控芯片[J].分析化学，2015,43(7)：977-982.

［10］Ming-sheng Hsu, Yu-liang Chen, Chi-young Lee,et al.Gold nanostructures on flexible substrates as electrochemical dopamine sensors[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2012, 4:5570-5575.

［11］陈志兵，陈玉，徐基贵，等. 功能性CdTe量子点荧光增敏法测定盐酸多巴胺[J]. 分析测试学报，2010,29(12):5-7.

［12］Resch-Genger U., Grabolle M., Cavaliere-Jaricot S., et al. Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels[J]. Nature Methods, 2008, 5(9):763-775.

［13］Zhi-dong Zhou, Tit-meng Lim. Glutathione conjugates with dopamine-derived quinones to form reactive or non-reactive glutathione-conjugates [J]. Neurochemical Research, 2010,35: 1805-1818.

［14］Hai-feng Bao, Er-kang Wang, Shao-jun Dong. One-pot synthesis of CdTe nanocrystals and shape control of luminescent CdTe-cystine nanocomposites [J]. Small, 2006, 2(4):476-480.

图5 环境温度为0 ℃时上部泄漏CH4浓度分布图Fig.5 CH4Concentration distribution in upper leakage when the environment temperature is 0 ℃

图6 环境温度为15 ℃时上部泄漏CH4浓度分布图Fig.6 CH4Concentration distribution in upper leakage when the environment temperature is 15 ℃

图7 环境温度为30 ℃时上部泄漏CH4浓度分布图Fig.7 CH4Concentration distribution in upper leakage when the environment temperature is 30 ℃

3 结 论

改变泄漏孔径可以发现，天然气危险区域随着泄漏孔径的增加而变大，并且当泄漏管段两端阀门关闭以后，泄漏孔径越大，泄漏时间越短，关闭泄漏管段两端阀门以后，气体扩散危害范围逐渐变小；改变环境温度时，当环境温度升高，天然气在空气中扩散的高度增加，在地面处危险区域也增加。

参考文献：

［1］冯庆善,陈健峰,艾慕阳,等.管道完整性管理在应对地震灾害中的应用[J].石油学报, 2010,31（1）: 139-143．

［2］赵新好,姚安林,史爽,等.基于熵权属性识别理论的管道第三方破坏可能性研究[J].中国安全科学学报,2011,21（4）:71-77．

［3］霍春勇,董玉华,余大涛,等.长输管线气体泄漏率的计算方法研究[J].石油学报,2004,25（1）: 101-105．

［4］Rae M, Lee J H. Acoustic emission technique for pipeline leak detection[J]. Key Engineering Materials, 2000, 186(4): 555-892．

［5］朱红钧,林元华,谢龙汉.FLUENT流体分析及仿真实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2010．

［6］刘勇峰,吴明,赵玲,等.城市天然气管道泄漏数值模拟[J].工业安全与环保,2012,38（8）: 51-53．

［7］中华人民共和国建设部.GB 50028-2006城市燃气设计规范[S].2006-7-12．

［8］李朝阳，马贵阳，刘亮.埋地输油管道泄漏油品扩散模拟[J].油气储运，2011，30（9）：674-676．

［9］潘阳，许国良，中山顕，等.计算传热学理论及其在扩孔介质中的应用[M].北京：科学出版社，2011．

［10］Helena Montiel, Juan A. V´ılchez. Mathematical modeling of accidental gas releases [J]. Journal of Hazardous Materials 1998( 59)： 211–233．

［11］张舜德,高文元,王现青,等.风场风速特性的研究[J].机械设计与制造,2010,8:150-151．

［12］李柯. 天然气长输管道泄漏工况数值模拟[J/OL]. 油气储运，2014（01）：20-27．

Rapid Determination of Dopamine With the Glutathione-coated CdTe Quantum Dots as a Fluorescent Probe

WANG Huan, LI Fang, CHEN Xiao-ying, YU Si-ying, ZHOU Li-you, LANG Jin-xiao, CHENG Yang-ying
(School of Pharmaceutical and Chemical Engineering, Taizhou University, Zhejiang Taizhou 318000, China)

A new fluorescent probe analysis method for determination of dopamine (DA) was developed based on fluorescent quenching function of DA for glutathione-coated CdTe quantum dots. Experimental results show that a good linear relationship between the fluorescent intensity quenching (ΔF) and the concentration of DA can be obtained in the range of 0.06～2.1 μmol/L in the buffer solution of Tris-HCl(pH=7.0). The calibration equation is ΔF= 165.43cDA+ 9.57,with a correlation coefficient(r) 0.998 6 and a detection limit 0.03 μmol/L respectively. The method can be applied to detect DA in injection samples with 4.2% RSD and 95.2%～104.8% addition standard recovery.

Fluorescent probe; Dopamine; Glutathione; CdTe quantum dots; Fluorescence quenching

O 657.39

： A

： 1671-0460（2015）10-2497-03

国家级大学生创新创业训练计划项目，项目号: 201410350017；浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)项目，项目号：2013R428020；台州市科技计划项目，项目号：131KY08；浙江省科技计划项目，项目号：2015C33224。

2015-09-08

王欢(1991-)，女，湖北黄冈人，研究方向：制药工程专业。E-mail：1428064232@qq.com。

李芳(1963-)，女，副教授，研究方向：纳米材料的合成与分析应用。E-mail：739946380@qq.com。