水溶性CdTe量子点荧光法测定青霉素的研究

2015-10-18李满秀王丽娟

分析科学学报 2015年3期

李满秀, 王丽娟, 薄乐

(忻州师范学院化学系,山西忻州 034000)

量子点(QDs)又称半导体纳米晶,是一种发光纳米颗粒。与传统的有机荧光染料相比,量子点具有荧光量子产率高、光化学稳定性好等优良特性,是一种很有发展潜力的荧光探针。近年来量子点广泛应用于生物成像、生物标记，同时基于量子点的荧光增强或猝灭效应,它还应用于重金属离子的检测和药物含量的测定等[1，2]。

青霉素是一种常用的抗生素，在临床上得到广泛地应用。目前测定青霉素的方法主要有微生物法、酶免疫法、生物传感器法、毛细管电泳和高效液相色谱法等[3]，但尚未见用量子点荧光法测定青霉素的报道。本文合成了以巯基乙酸为稳定剂的水溶性CdTe QDs,优化了影响量子点荧光法测定青霉素的实验因素,建立了一种以巯基乙酸修饰的水溶性CdTe QDs为探针,荧光法测定青霉素的新方法。该方法操作简便快速、灵敏度高,测定结果满意。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

F-4500型荧光分光光度计(日本，日立公司)；UV-2550型紫外分光光度计(日本，岛津公司)；78-磁力加热搅拌器 (江苏省金坛市金城国盛实验仪器厂)；AL204电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司(上海))。

Co(NO3)2(天津市大茂化学试剂厂)，青霉素(都莱生物)，NaBH4(天津光复精细化工研究所)，巯基乙酸(TGA，天津光复精细化工研究所)，碲粉(天津光复精细化工研究所)，CdCl2·2.5H2O (天津风船化学试剂科技有限公司)，其他试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1碲氢化钠(NaHTe)的制备参考文献方法[4，5]，称取碲粉0.1276 g和NaBH40.0800 g,加入反应瓶中,加3 mL水,在冰水浴和强磁力搅拌下进行反应,约4 h后停止反应,静置10 min后,上层为无色的NaHTe水溶液,下层为Na2B4O7白色沉淀。由于NaHTe还原性很强,极易发生氧化还原反应,变成紫色溶液,所以制备的NaHTe应密封保存。

1.2.2CdTeQDs的制备参考文献方法[4,5]，往圆底烧瓶中加入100 mL浓度为1.25×10-3mol/L的CdCl2溶液,通高纯氮气30 min,注入TGA 25 μL,用1.0 mol/L的NaOH溶液调节pH值至11.0左右,然后在氮气保护下加入新制备的NaHTe溶液75 μL,最终使得反应溶液中的Cd2+∶HTe-∶TGA的摩尔比为1.00∶0.20∶2.40。在沸水中回流4 h即得到CdTe QDs溶液，稀释5倍备用。

1.2.3测定方法在一系列10 mL比色管中，加入2 mL稀释后的CdTe QDs溶液，不同浓度的Co2+溶液，用pH=10的硼砂缓冲液定容，放置5 min，于λex=400 nm处测定荧光强度IF。在一系列10 mL比色管中加入2 mL稀释后的CdTe QDs溶液，一定浓度Co2+溶液和不同浓度的青霉素标准液，用pH=10的硼砂缓冲液定容，放置5 min，于λex=400 nm处测定荧光强度IF。

2 结果与讨论

2.1 巯基乙酸包被CdTe QDs的光学性质

图1 CdTe QDs的荧光发射光谱图

按实验方法合成了光学性质稳定、发射峰峰位分布范围宽的水溶性CdTe QDs，其荧光光谱如图1所示。当激发波长为400 nm时,CdTe QDs在623 nm波长处有一较窄而强的边带发射，激发和发射狭缝均为10 nm。

2.2 Co2+ 对CdTe的猝灭作用

室温条件下，在pH=10的硼砂缓冲体系中，在CdTe QDs中加入不同量的Co2+标准溶液，随着Co2+加入量的不断增加，CdTe QDs的荧光发生猝灭，其荧光强度逐渐下降，如图2所示。CdTe QDs荧光猝灭可能是由于CdTe QDs表面存在大量的巯基乙酸，Co2+与其羧基中的氧原子发生配位作用，这一特性使得Co2+可以结合到CdTe QDs的表面，直接从光激发的量子点的导带捕获电子，从而导致量子点电荷转移的荧光猝灭[6]。

2.3 青霉素对CdTe-Co2+体系荧光的恢复

在Co2+猝灭了CdTe QDs荧光的体系中加入不同量的青霉素，CdTe QDs的荧光得到了不同程度的恢复，即荧光强度逐渐增大。如图3所示，加入青霉素前后荧光强度的比值与青霉素浓度呈线性关系。研究表明当体系不存在Co2+时，青霉素不会直接与CdTe QDs作用而改变其荧光强度，当Co2+被量子点表面吸附时，CdTe QDs表面负电荷减少，降低了量子点周围分子的定向极化率，Stokes位移减弱。加入青霉素后，因为青霉素与Co2+发生络合作用，使CdTe QDs表面的部分Co2+解吸下来，CdTe QDs表面负电荷增加，周围分子的定向极化率提高，Stokes位移增大量子点表面得到了恢复。

图2 Co2+猝灭CdTe QDs的荧光光谱图

图3 青霉素对CdTe QDs荧光的恢复

2.4 实验条件的优化

2.4.1反应时间和温度的影响量子点荧光强度在5 min后区域稳定，延长反应时间至100 min荧光强度基本不变，本方法在反应5 min后测定。反应体系的温度对荧光强度的影响不大，选择在室温下进行测定。

2.4.2Co2+的浓度及酸度的影响本实验选用30 μmol/L Co2+猝灭量子点的荧光，得到了较好的猝灭效果和荧光恢复效果。实验还表明：采用pH=10的硼砂缓冲溶液控制酸度效果较好,实验过程采用缓冲溶液定容。

2.4.3量子点浓度的影响当体系的荧光强度很强的时候，少量的Co2+离子的加入，荧光猝灭程度小，导致分析的灵敏度低；当体系的荧光较弱时，少量Co2+离子的加入，荧光猝灭程度较大，灵敏度高，但线性范围窄，为了兼顾灵敏度和线性范围，本实验使用的是稀释5倍的CdTe QDs溶液。

2.5 共存物质的影响

2.6 分析特性

按实验方法绘制工作曲线，青霉素浓度在2.0×10-5～1.0×10-4mol/L范围内与CdTe QDs-Co2+体系的荧光恢复强度呈线性关系，其线性回归方程为：IF=130.56c+95.61,相关系数r2=0.9980。以空白的3倍标准偏差除以标准曲线的斜率得出本法检出限为2.2×10-6mol/L，对8份浓度2.0×10-5mol/L的标准液平行测定,相对标准偏差(RSD)为0.22%。

2.7 样品分析

按照实验方法测定了样品一(阿莫西林胶囊，北京悦康凯悦制药有限公司)和样品二(阿莫西林胶囊，哈药集团制药总厂)的含量，样品一实际含量每粒0.25 g，测定值为0.248 g，样品二实际含量每粒0.5 g，测定值为0.49 g。并进行了加标回收实验。对照药品标签的含量进行溶解并稀释到不同的浓度进行测定，实验结果见表1。