阅读说明：本技术 用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针及其制备方法 (carbon dot fluorescent probe for glutathione detection and preparation method thereof ) 是由 李力 董文飞 梅茜 岳娟 葛明锋 常智敏 邵昊华 李林 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针及其制备方法,所述碳点荧光探针包括碳点及复合在所述碳点表面的2,4-二硝基苯磺酸酰基。其制备方法包括以下步骤：1)制备碳点；2)在得到的碳点表面修饰2,4-二硝基苯磺酸酰基。本发明基于碳点设计了一种针对谷胱甘肽检测的碳点荧光探针,该碳点荧光探针本身无荧光,随着谷胱甘肽浓度的增加,碳点荧光探针的荧光显著增强；该碳点荧光探针具有灵敏度高、特异性好等特点。(the invention discloses a carbon dot fluorescent probe for detecting glutathione and a preparation method thereof, wherein the carbon dot fluorescent probe comprises a carbon dot and 2, 4-dinitrobenzene sulfonic acid acyl compounded on the surface of the carbon dot. The preparation method comprises the following steps: 1) preparing carbon dots; 2) modifying the surface of the obtained carbon dot with 2, 4-dinitrobenzene sulfonic acid acyl. The carbon dot fluorescent probe for detecting the glutathione is designed based on the carbon dot, the carbon dot fluorescent probe has no fluorescence, and the fluorescence of the carbon dot fluorescent probe is obviously enhanced along with the increase of the concentration of the glutathione; the carbon dot fluorescent probe has the characteristics of high sensitivity, good specificity and the like.)

用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针及其制备方法

技术领域

本发明涉及分析化学与纳米材料领域，特别涉及一种用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针及其制备方法。

背景技术

谷胱甘肽(GSH)是一种在细胞内含量较高的非蛋白质巯基化合物，是由半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸组成的小分子肽，作为体内重要的自由基清除剂和抗氧化剂，能结合重金属、自由基等有害物质，将其排出体外，在人体中扮演着非常重要的角色。因此，谷胱甘肽含量的变化可与许多疾病相关联，如神经组织退化、癌症、牛皮癣、艾滋病、糖尿病等。研究对谷胱甘肽的识别与传感，是生物化学和药物化学领域的重要课题，可以为众多疾病的致病性检测提供前提，进而可以更充分地了解疾病的发生、发展等特点，为靶向性治疗疾病提供有力帮助。

相比于分光光度法、色谱法、毛细管电泳法、电化学法等传统检测方法，以荧光探针为基础的荧光分析法具有测试简单、选择性高、响应时间短等优点。更重要的是，荧光探针还能应用于生物体内的实时监测和生物成像研究，故而被广泛应用于生物医学、分析化学和化学生物学等诸多领域。

碳点是一种新型的碳纳米材料，具有良好的水溶性和生物相容性，同时，该材料还具有荧光发射波长可调节、荧光量子产率高、结构稳定、抗光漂白能力强等特点，因此，使用碳点作为荧光探针并应用于生化检测越来越受到人们的关注，但现在缺少此类荧光探针。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针，所述碳点荧光探针包括碳点及复合在所述碳点表面的2,4-二硝基苯磺酸酰基。

其制备方法包括以下步骤：

1)制备碳点；

2)在得到的碳点表面修饰2,4-二硝基苯磺酸酰基。

优选的是，所述步骤1)包括：取邻苯二胺溶于DMF中，搅拌均匀使其完全溶解，将溶液移入反应釜，加热并反应；将反应完的溶液过滤，使用透析袋透析，透析后取內液，旋转蒸发后冷冻干燥，得到碳点。

优选的是，所述步骤1)具体包括：称取邻苯二胺600mg，溶于50mL的DMF中，搅拌均匀使其完全溶解，然后将溶液移入80mL聚四氟乙烯衬底的反应釜，在180℃下反应8小时；

待反应釜冷却，将反应完的溶液过滤，用截留分子量为500D的透析袋在水中透析24小时，期间换2次水；透析后取內液，旋转蒸发后冷冻干燥，最终制得碳点。

优选的是，所述步骤2)包括：取步骤1)制得的碳点粉末，溶于无水乙腈中，并加入K₂CO₃；在此溶液中逐滴加入含2,4-二硝基苯磺酰氯的无水乙腈溶液，将得到的混合物在冰浴中搅拌；反应完成后，真空除去溶剂，将残余物溶于水中，用透析袋在水中透析，透析后取內液，旋转蒸发后冷冻干燥，得到所述碳点荧光探针。

优选的是，所述步骤2)具体包括：称取100mg碳点粉末，溶于10mL无水乙腈中，加入200mg K₂CO₃；在此溶液中逐滴加入10.0mL含有288.0mg 2,4-二硝基苯磺酰氯的无水乙腈溶液，将得到的混合物在冰浴中搅拌3小时；反应完成后，真空除去溶剂，将残余物溶于少量水，用截留分子量为500D的透析袋在水中透析24小时，透析后取內液，旋转蒸发后冷冻干燥。

本发明的有益效果是：本发明基于碳点设计了一种针对谷胱甘肽检测的碳点荧光探针，该碳点荧光探针本身无荧光，随着谷胱甘肽浓度的增加，碳点荧光探针的荧光显著增强；该碳点荧光探针具有灵敏度高、特异性好等特点。

附图说明

图1为本发明的一种实施例中的碳点合成的示意图；

图2为本发明的一种实施例中的碳点表面修饰的示意图；

图3为本发明的一种实施例中制备的碳点的透射电镜图；

图4为本发明的一种实施例中的制备的碳点的激发和发射光谱图；

图5为本发明的一种实施例中的碳点荧光探针的检测结果示意图；

图6为本发明的一种实施例中的碳点荧光探针的检测机理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本实施例的一种用于谷胱甘肽检测的碳点荧光探针，其特征在于，所述碳点荧光探针包括碳点及复合在所述碳点表面的2,4-二硝基苯磺酸酰基。

该碳点荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

1)制备碳点；

2)在得到的碳点表面修饰2,4-二硝基苯磺酸酰基。

在本实施例中，碳点荧光探针的制备方法具体为：

1)制备碳点：称取邻苯二胺600mg，溶于50mL的DMF(二甲基甲酰胺)中，搅拌均匀使其完全溶解，然后将溶液移入80mL聚四氟乙烯衬底的反应釜(即容积为80mL的反应釜)，在180℃下反应8小时；

待反应釜冷却，将反应完的溶液过滤，用截留分子量为500D的透析袋在水中透析24小时，期间换2次水；透析后取內液，旋转蒸发后冷冻干燥，最终得到棕色粉末，即为制得的碳点。参照图1为碳点合成的示意图。

2)碳点表面修饰：称取100mg碳点粉末，溶于10mL无水乙腈中，加入200mg K₂CO₃；在此溶液中逐滴加入10.0mL含有288.0mg 2,4-二硝基苯磺酰氯的无水乙腈溶液，将得到的混合物在冰浴中搅拌3小时；反应完成后，真空除去溶剂，将残余物溶于少量水，用截留分子量为500D的透析袋在水中透析24小时，透析后取內液，旋转蒸发后冷冻干燥。参照图2为碳点表面修饰的示意图。

参照图3，为步骤1)制备的碳点的透射电镜(TEM)照片。从图中可以看出，每个碳点的尺寸大约为5-6nm，且该碳点的均一性很好。

参照图4，为步骤1)制备的碳点(未表面修饰)的激发和发射光谱，从图中可以看出，该碳点的激发光谱在440nm处，发射光谱在550nm处，肉眼可见发绿光。

对本发明上述步骤2)制得的碳点荧光探针的检测能力进行了测试。首先配置了一定浓度的探针溶液，分别加入不同浓度的谷胱甘肽水溶液(0，10,20,30,40,50,60,70和100μM),图5中波峰处由箭头自下而上依次为0，10,20,30,40,50,60,70和100μM。然后在440nm激发光下照射，检测荧光强度。从图5中可以看出，该碳点荧光探针在550nm处的荧光强度随着GSH浓度的增加而显著增强。证明该探针能有效检测溶液中GSH的浓度。

本发明的碳点荧光探针本身无荧光，随着谷胱甘肽浓度的增加，探针的荧光显著增强。该碳点荧光探针的检测机理为：该碳点荧光探针由碳点和表面的2,4-二硝基苯磺酰基复合而成，两者之间存在光诱导电子转移(PET)过程，导致碳点的荧光发射被抑制。如图6所示，在GSH存在时，碳点表面的2,4-二硝基苯磺酰基被反应而脱落，PET机制中断，从而使碳点的荧光恢复。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。