Eu(Ⅲ)掺杂ZnS量子点室温磷光法测定生物体液中盐酸普萘洛尔

2015-10-18于源华

分析科学学报 2015年3期

毕霖, 于源华

(长春理工大学生命科学技术学院,吉林长春 130022)

盐酸普萘洛尔(Propranolol Hydrochloride,PRO)是一种β-肾上腺素受体阻滞剂，俗称心得安，常用于心血管病的治疗[1]，长期或过量服用可导致窦性心动过缓，房室传导阻滞，低血压及心衰等不良反应[2]。目前文献报道的测定方法有色谱法[3 - 4]、分光光度法[5]、比色法[6]、毛细管电泳法[7]、同步荧光法[8]和化学发光法[9]等。但是这些方法有的分析步骤繁琐，成本较高；有的受到自体荧光和散射光的干扰而灵敏度不高。因此，发展新的检测PRO的方法具有十分重要的意义。

水溶性量子点(Quantum Dots,QDs)作为一种新型的荧光材料，与传统有机荧光染料相比具有发射波长可调、激发光谱范围宽、发射光谱窄、荧光量子产率高、光稳定性好等特点[10]。三价稀土离子的4f-4f跃迁能产生非常窄的发光带，将三价稀土离子掺入ZnS半导体纳米晶中，能够得到一类新的发光材料，这些材料的磷光发光寿命长，受散射光的干扰小[11 - 13]。基于量子点的这种特性，量子点的磷光性质已被应用于检测各种离子[14]、小分子[15]和生物大分子[16]。

本文合成了水溶性的Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs，利用其室温磷光(RTP)性质，建立了一种快速、简便、高选择性和高灵敏度检测生物体液中的PRO的新方法，该方法有效地避免了生物体液的自体荧光和散射光的干扰。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

JSM-2100透射电镜(日本，电子公司)；X射线衍射仪(德国，布鲁克公司)；荧光分光光度计(美国，瓦里安公司)；pHS-3C型酸度计(上海伟业仪器厂)。

ZnSO4·7H2O(天津空船化学试剂有限公司)；EuCl3(天津科密欧化学试剂有限公司)；Na2S·9H2O、L-半胱氨酸(天津光复精细化工研究所)；NaH2PO4、Na2HPO4(北京红星化学试剂有限公司)；盐酸普萘洛尔(上海信谊黄河制药有限公司)，所有的试剂均为分析纯。实验用水为高纯水。

1.2 Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs的合成

参考文献方法[17]并作适当修改。在250 mL三口烧瓶中，依次加入50 mL 0.02 mol·L-1的L-半胱氨酸，5 mL 0.1 mol·L-1的ZnSO4溶液和0.5 mL 0.001 mol·L-1的EuCl3溶液，搅拌均匀后，用1 mol·L-1的NaOH溶液调节溶液的pH至11。通氩气饱和30 min后，用注射器迅速加入5 mL 0.1 mol·L-1的Na2S溶液，搅拌20 min。然后溶液在空气中于50 ℃下老化2 h，得到水溶性Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs。加入等体积的无水乙醇使量子点析出，高速离心，倒去上层清液后，用乙醇洗涤3次，最后，用真空干燥箱干燥24 h，得到固体粉末。

1.3 分析过程

1.4 样品处理

尿样和血清样都取自健康人群，这些样品在分析前稀释100倍，不需要其他的预处理。

2 结果与讨论

2.1 Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs的物理及光谱性质

通过透射电镜(TEM)可以观察到Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs为粒径均一的球形，直径为4 nm(图1)；X射线衍射(XRD)结果表明，Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs为立方形结构(图2)。

图1 Eu(Ⅲ)掺杂的ZnS量子点的TEM谱图

图2 Eu(Ⅲ)掺杂的ZnS量子点的XRD谱图

图3为在290 nm的激发波长下，Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs的磷光(a)和荧光光谱(b)。由图3可以看出，量子点的最大磷光发射峰在595 nm处，而荧光在575、595、617 nm处均有发射峰，三个荧光发射峰归因于Eu(Ⅲ)的5D0-7F1(J=0,1,2)的跃迁[18]。

图3 Eu(Ⅲ)掺杂ZnS量子点的磷光(a)和荧光(b)光谱

图4 体系pH 对Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs室温磷光猝灭强度的影响

2.2 反应介质和pH的影响

考察了磷酸盐缓冲体系和Tris-HCl缓冲体系作为反应介质时的磷光发光强度。结果表明，在磷酸盐缓冲体系中，量子点表现出较高的发光强度且重现性较好。研究了缓冲液浓度和pH对量子点磷光的影响。结果表明，缓冲体系的浓度为0.01 mol·L-1，pH=7.4时，量子点的室温磷光猝灭强度(△IRTP)最大(图4)。本实验选定pH=7.4的浓度为0.01 mol·L-1的NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液。

图5 PRO浓度对Eu(Ⅲ)掺杂ZnS量子点磷光强度的影响

2.3 干扰实验

在选定的实验条件下，考察了体液中几种常见的金属离子和生物分子对PRO测定的干扰情况。当PRO的浓度为10 ng·mL-1，控制相对误差≤±5%时，2 500倍的K+、Na+、Mg2+、Ca2+；10 000倍的葡萄糖、500倍的尿素、尿酸、抗坏血酸和柠檬酸对测定均无干扰。

2.4 方法分析性能

在最优实验条件下，考察了PRO的浓度对Eu(Ⅲ)掺杂ZnS QDs磷光强度的影响，结果如图5所示。其线性回归方程为:△IRTP=0.2101c+8.1819，相关系数R=0.9984，线性范围为5～500 ng·mL-1，相对标准偏差(RSD)为2.6%(c=10 ng·mL-1,n=5)，检出限为4.18 ng·mL-1。与文献报道的方法进行了比较，结果见表1。由表1可以看出，该方法线性范围宽，检出限低。