CdTe@SiO2荧光微球定量分析孔雀石绿的含量

2021-10-24邱競瑶孟雨萱白文凤张建坡

吉林化工学院学报 2021年9期

邱競瑶，何岗，孟雨萱，白文凤**，金丽*，张建坡*

(1.吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林 132022；2.吉林石化公司精细化学品厂，吉林吉林 132022)

孔雀石绿作为一种有毒的三苯甲烷类化合物，因其颜色与孔雀石非常接近而得名，长期食用有致癌作用[1]，我国农业农村部命令禁止将孔雀石绿用于水产品之中.但是由于鱼在运输过程中极易造成鱼鳞受损，而孔雀石绿可以有效延长鳞片受损鱼的生命，而且孔雀石绿价格低廉、杀菌效果好，孔雀石的售卖屡禁不止，限制了我国水产动物源产品的出口[2].近年来，建立了许多孔雀石绿的分析方法，例如电化学分子印迹法、高效液相色谱法、免疫法、比色法、分子印迹法和荧光法[3-4].其中荧光法具有快速、灵敏度高、操作简单等优点[5-7]，但是基于CdTe量子点荧光分子印迹法定量分析孔雀石绿的方法还鲜有报道.

量子点作为一类荧光纳米材料，具有良好的荧光发射性能.许多被分析物，包括食品添加剂、药品、人类代谢物等均会与其反应，引起量子点荧光强度明显的变化(荧光强度增加或减小).通过分析被分析物浓度和荧光强度变化之间的关系，可以建立一种定量分析方法.张棵实[8]等成功合成了石墨烯/CdTe量子点复合物，并基于亮蓝对石墨烯/CdTe量子点复合物较强的荧光猝灭作用，研究了亮蓝与石墨烯/CdTe量子点复合物相互作用的光谱性能，发现石墨烯/CdTe量子点复合物荧光强度的降低与亮蓝的浓度之间具有良好的线性关系，可用于溶液中亮蓝的定量分析，为建立新型荧光传感器提供了理论和实验基础.张棵实[9]等对胭脂红和苋菜红与石墨烯/CdTe量子点复合物相互作用的荧光光谱和紫外吸收光谱分别进行了测定，结果表明，胭脂红和苋菜红的浓度与石墨烯/CdTe量子点复合物荧光强度的降低之间均存在良好的线性关系，可用于二者的定量分析.基于荧光变化的定量分析方法具有简单、快速、易于操作等优点而备受关注，相关研究层出不穷.分子印迹技术，以目标分子作为模板分子，得到分子印迹聚合物，再通过洗脱模板分子，在聚合物表面形成与目标分子相匹配的空腔，获得可以识别目标分子的特异性结合位点，具有良好的选择性.将量子点荧光传感技术与分子印迹技术相结合，可以更加精准定位目标分子，有效改善量子点的选择性.

本文以二氧化硅包覆量子点，通过在形成二氧化硅表层的过程中添加孔雀石绿，得到具有表面负载孔雀石绿的二氧化硅包覆CdTe量子点微球，并进一步用氢氧化钠将微球表面的孔雀石绿洗脱，得到分子印迹微球，可用于孔雀石绿的定量分析.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

氯化镉、硼氢化钠、氢氧化钠、无水乙醇、正硅酸四乙酯均购自天津大茂化学试剂厂，碲粉和氨水购自天津永大化学试剂厂，巯基丙酸购自Sigma-Aldrich有限公司.化学试剂均为分析纯，实验用水为双蒸水，使用前未做任何处理.

荧光分光光度计(天津港东F-280)；扫描电镜(美国FEI公司，QUANTA FEG 450).

1.2 实验过程

1.2.1 CdTe量子点的制备

1.2.2 分子印迹CdTe@SiO2的制备

2 结果与讨论

2.1 产物表征

在乙醇和水微乳液体系中，通过CdTe量子点自身碱度使正硅酸四乙酯水解，形成二氧化硅包覆CdTe量子点微球，在表层二氧化硅形成过程中加入孔雀石绿，反应结束后用氢氧化钠将孔雀石绿洗脱，即以孔雀石绿为模板得到表面带有空穴的，可以特异性识别孔雀石绿的分子印迹CdTe@SiO2荧光微球(简称为MCS).采用扫描电镜对MCS进行了表征，如图1所示.可见MCS为球形微球，直径为1 μm左右，进行放大可见，表面略有粗糙，可见小的空穴.相同方法未加入模板剂合成的二氧化硅包覆CdTe量子点表面非常光滑，二者之间具有明显的区别.采用荧光分光光度计对MCS的荧光发射性能进行了表征，如图2所示.结果表明MCS仍具有良好的荧光发射性能，但是与CdTe量子点相比，最大荧光发射波长发生了红移，这是因为在二氧化硅包覆过程中，CdTe量子点聚集在一起，且包覆二氧化硅后CdTe量子点的表面缺陷减小了.

图1 分子印迹CdTe@SiO2荧光微球扫描电镜图

Wavelength/nm图2 CdTe量子点包覆二氧化硅前(实线)后(虚线)荧光发射光谱图

2.2 定量分析孔雀石绿的含量

为了得到具有可比性的实验结果，优化了时间和pH对MCS分子印迹体系的影响.如图3所示，可见pH会引起该体系荧光强度较大的波动，与CdTe量子点相类似，在酸性环境下，MCS的荧光发射强度会发生明显的降低.通过反复试验发现当pH为9时荧光强度比较稳定，因而选择pH为9.如图4所示，该体系随着时间变化，荧光强度会有些许的波动，当反应时间超过12 min后，荧光发射强度会有明显的降低，这可能是因为加入孔雀石绿后MCS溶解性减小，MCS会沉淀出来，实验过程中也发现在容器底部会有少量沉淀出现.为了使实验数据具有可比性，选择孵育时间为2 min.此外为了方便测试，采用室温作为反应温度.

pH图3 pH对MCS分子印迹体系的光发射强度影响关系图

t/min图4 反应时间与MCS分子印迹体系的荧光发射强度变化关系图

在上述选定条件下，考察了孔雀石绿与MCS相互作用，作为对照还研究了孔雀石绿与CdTe量子点的相互作用，如图5所示.研究表明，加入孔雀石绿后，CdTe量子点和MCS体系的荧光强度均会发生明显的降低，且浓度与荧光强度的变化(F0/F)之间具有良好的线性关系，F0和F分别表示加入孔雀石绿前后最大荧光发射强度.孔雀石绿浓度范围为0.89～4.83 μmol·L-1时MCS体系的回归方程为F0/F=0.293 9[MG]+1.205，R为0.999 8，最低检出限为0.038 67 μmol·L-1，而CdTe量子点的回归方程为F0/F=0.055 72[MG]+0.975 3，R为0.998 0，最低检出限为0.289 1 μmol·L-1.荧光发射光谱均在荧光激发狭缝为5 nm，发射狭缝为5 nm条件下测得.可见与CdTe量子点荧光体系相比，MCS体系可以有效提高检测的灵敏度.

The concentration of Malachine Green/(μmol·L-1)图5 孔雀石绿浓度与CdTe量子点、二氧化硅包覆CdTe量子点荧光强度变化关系图

进一步考察了MCS体系的选择性，研究了CdTe量子点体系和MCS体系对孔雀石绿和胭脂红共存溶液的荧光变化情况.与之前课题组的研究结果相一致[8]，胭脂红可以引起CdTe量子点荧光发射强度明显的变化.但是在MCS体系中加入胭脂红后，不会引起体系荧光强度明显的变化，说明MCS可以实现孔雀石绿的特异性分析，具有良好的选择性.