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量子点以其优良、独特的光学性质如激发光谱宽,发射光谱对称,可多色标记及抗光漂白性好等优点使其在生物学、分析科学和医学等领域发挥出越来越大的作用,成为目前最有前途的荧光探针。目前,对植物成像研究的方法主要包括光亲合标记技术和有机染料探针,由于存在光漂白使得这些方法不适用于长时间实时原位的观察、追踪研究对象。量子点因其优异的荧光性能可成为理想的替代的荧光探针。此外,毒死蜱,又名氯吡硫磷、氯蜱硫磷,是一种我国广泛使用的广谱型有机磷农药。它是硫代磷酸酯类的杀虫剂,也是一种典型的乙酰胆碱酯酶抑制剂。虽然其毒性低于高毒性有机磷农药(如甲胺磷、1605、氧乐果等),但是毒死蜱中毒事件屡见不鲜,因此,毒死蜱残留带来的危害不可小觑。所以,本文基于量子点的优良发光特性,建立了方便有效的检测水溶液中毒死蜱的残留及成像的方法。 绪论部分概述了有机磷农药检测方法研究进展,介绍了量子点的发展历程及碳点的研究,并介绍了这种发光物质在生物标记及物质检测等方面的应用。 本文构建了两种荧光开关探针对水溶液中有机磷农药毒死蜱定量检测及成像,具体内容如下: 1.基于能量共振转移(FRET)和表面配体取代机理构筑出turn-on型量子点荧光探针,实现了对环境水样及植物细胞中毒死蜱的超灵敏可视化检测。双硫腙作为一种二齿螯合配体,能够与CdTe QDs表面的镉形成配合物。CdTe QDs的发射光谱与此配合物的吸收光谱存在重叠部分,构成FRET的条件。当双硫腙分子与量子点形成配合物时,量子点作为荧光供体把能量转移到作为受体的双硫腙分子上而使量子点的荧光猝灭。而毒死蜱在碱性条件下发生水解反应生成二乙基硫代磷酸酯(DETP)和三氯吡啶酚(TCP)。产物之一的DETP和镉的配位能力更强,取代量子点表面的双硫腙,FRET效应解除,量子点的荧光恢复。根据CdTeQDs荧光恢复的程度可以定量检测毒死蜱,并可用于植物组织中毒死蜱残留的成像研究。该方法有以下几个优点:第一,通过镉元素的配位作用的结合避免了以往的共振能量转移基传感器组装时对量子点表面的复杂、繁琐的修饰过程。第二,建立了量子点荧光强度的变化与待测农药的浓度的线性方程,从而实现了在无酶和抗体等辅助下对毒死蜱农药进行定量的检测。第三,红光探针能有效抗植物背景干扰,适合植物标记,方法简单、直观、结果可靠。第四,用于检测的turn-on型荧光探针在无农药残留情况下处于荧光关闭状态,在植物细胞标记中不用额外清洗,避免出现假阳性结果。该体系为相关农药在环境植物间的传递研究提供检测手段,提供新的思路。 2.利用废弃纸张燃烧的灰烬作为碳源,未使用除蒸馏水及氢氧化钠以外任何的化学试剂,用一种简便的新方法合成了发光性能良好的碳点,合成方法体现了资源循环利用和环境友好的特性。通过优化得到合成C-dots的最优条件,1.0g废纸灰烬与0.06g氢氧化钠固体,溶于60 ml的二次水中,置于聚四氟乙烯水热合成反应釜中,在220℃温度下反应15h。合成的碳点粒径2-4nm,在320nm处激发,发射波长在420nm,发射波长随着激发波长的改变而移动,量子产率可达到20%。在不同酸度,强离子强度,光漂白情况下稳定性良好。仅有Fe3+对碳点荧光有线性猝灭作用,Fe2+过量时,碳点荧光猝灭程度随H2O2浓度的增加而增加。毒死蜱能抑制乙酰胆碱(ACh)产生H2O2,碳点荧光保持。该方法可以定量检测毒死蜱,线性方程为F/F0=2.01+0.429×(1)gc(浓度单位:μg/ml),R2=0.9966,线性范围为0.01-1.0μg/ml,检出限为3ng/ml,应用于实际样品,回收率实验表明该方法可靠。初步试验了该方法在植物叶片上毒死蜱农药荧光成像的应用,结果表明该方法有潜能成为农药可视化成像通用检测方法。