一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法
阅读说明：本技术 一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法 (Method for detecting fluorine ions in aquatic product based on silicon dot fluorescence ) 是由 叶洪丽 赵陆恺 迟海 蔡友琼 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法,属于生物分析与检测技术领域。该方法包括采用微波辅助法合成硅点,硅点加入到Fe～(3+)溶液中配制不同浓度的硅点-Fe体系,再将F～(-)离子加入到所述硅点-Fe体系中配制不同浓度的硅点-Fe-F三元络合体系,并通过荧光分析定量测定水产品中F～(-)离子。本发明基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法具有操作简便、反馈迅速、灵敏度和可重复性高、稳定性好和准确性强等优点,可直观地实现水样和南极磷虾等实际样品中氟离子的快速测定,为基于硅点的生物检测应用拓宽方向。(The invention discloses a method for detecting fluoride ions in an aquatic product based on silicon dot fluorescence, and belongs to the technical field of biological analysis and detection. The method comprises synthesizing silicon dots by microwave-assisted method, wherein the silicon dots are added into Fe 3+ Preparing silicon point-Fe systems with different concentrations in the solution, and adding F ‑ Ions are added into the silicon dot-Fe system to prepare silicon dot-Fe-F ternary complex systems with different concentrations, and F in the aquatic product is quantitatively determined through fluorescence analysis ‑ Ions. The method for detecting the fluorine ions in the aquatic products based on silicon dot fluorescence has the advantages of simplicity and convenience in operation, rapidness in feedback, high sensitivity and repeatability, good stability, strong accuracy and the like, can intuitively realize the rapid determination of the fluorine ions in actual samples such as water samples, antarctic krill and the like, and widens the application direction of biological detection based on silicon dots.)
技术领域
本发明属于生物分析与检测技术领域，具体涉及一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子 的方法。
背景技术
氟离子(F-)是人体和自然界中的广泛存在的元素之一，高水平F-会损害水生生物和植 物，也会导致许多人类健康问题，包括牙齿健康、骨质疏松症和急性胃溃疡等。F-含量是衡 量土壤、水和食品安全或污染的重要指标，因此建立新颖、灵敏、准确及快速的F-含量检测 方法具有重要意义。
现有技术中，测定F-含量的常见方法有比色法和电极法等，但是这些方法存在操作复杂、 灵敏度低及重现性较差等缺点，基于纳米材料的荧光分析法因具有成本低、反馈迅速、灵敏 度高及直观等优势而得到广泛研究和应用，但由于F-的特殊化学结构，纳米荧光材料往往不 能直接用于F-的检测，选择合适的纳米材料是解决F-检测的关键问题。目前，尚未发现利用 F与Fe的强相互作用来调控硅点纳米荧光材料中硅点的荧光强度实现F-离子检测的相关报 道。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的主要目的是提供一种基于硅点荧光检测水产 品中氟离子的方法，利用微波辅助法快速制备的硅点具有良好的水溶性和荧光性质，在Fe3+离子存在下硅点荧光发生猝灭，而F-离子可以结合Fe3+使硅点荧光得到恢复，通过硅点-Fe3+-F-三元络合体系实现F-离子的高灵敏检测。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，采用微波辅助法合成硅点后， 配制不同浓度的硅点-Fe体系，将F-离子加入到所述硅点-Fe体系中得到不同浓度的硅点-Fe-F 三元络合体系，并通过荧光分析定量测定水产品中F-离子；具体地，包括以下步骤：
(1)将还原剂柠檬酸钠加入到溶剂丙三醇中，柠檬酸钠与丙三醇的用量比为0.3168：8 (W/V)，磁力搅拌10-15min，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液；
(2)向所述混合液中通入氩气5-10min，以除去溶液中的氧气，然后加入3mL 3-[2-氨基 乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷，在通入氩气的条件下继续搅拌5-10min；
(3)将上述溶液转移到微波反应器中，在160-200℃下反应5-15min，得到硅点溶液；
(4)用透析袋透析所述硅点溶液的上清液，得到纯的硅量子点溶液，冻干；
(5)取硅点加入到Fe3+溶液，缓冲溶液定容至1.5mL，配制成不同浓度的硅点-Fe3+溶液 体系；
(6)取硅点加入到Fe3+溶液，静置10-20min，加入F-离子溶液，缓冲溶液定容至1.5mL， 配制成不同浓度的硅点-Fe-F三元络合溶液体系。
优选地，步骤(4)中，所述透析袋的分子截留量为1000。
优选地，步骤(5)中，所述硅点-Fe3+溶液体系中，Fe3+的浓度为0.01–2mmol/L。
优选地，步骤(6)中，所述硅点-Fe-F三元络合溶液体系中，F-的浓度为0.01–2mmol/L。
本发明还提供了含Fe3+的硅点纳米荧光材料在氟离子检测中的应用。
优选地，所述含Fe3+的硅点纳米荧光材料通过包括以下步骤的制备方法得到：
(a)将还原剂柠檬酸钠加入到溶剂丙三醇中，柠檬酸钠与丙三醇的用量比为0.3168：8 (W/V)，磁力搅拌10-15min，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液；
(b)向所述混合液中通入氩气5-10min，以除去溶液中的氧气，然后加入3mL 3-[2-氨基 乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷，在通入氩气的条件下继续搅拌5-10min；
(c)将上述溶液转移到微波反应器中，在160-200℃下反应5-15min，得到硅点溶液；
(d)用透析袋透析所述硅点溶液的上清液，得到纯的硅量子点溶液，冻干；
(e)取硅点加入到浓度为0.01–2mmol/L的Fe3+溶液，缓冲溶液定容得到。
优选地，所述氟离子来源于养殖水体或水产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明基于电子转移的荧光猝灭原理，特异性选择可以对Fe3+产生猝灭的硅点纳米 荧光材料，利用F-离子与Fe的强相互作用，F-离子可以结合Fe3+形成稳定的FeF3化合物，将 Fe3+从硅点-Fe体系中释放出来，切断电子转移通道，从而使硅点的荧光得以恢复的特点，建 立一种基于硅点测定F-离子的“猝灭-恢复”荧光分析法，成功实现对F-的高效灵敏快速性测定。
(2)本发明中基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法具有操作简便、反馈迅速、灵敏 度和可重复性高、稳定性好和准确性强等优点，可直观地实现水样和南极磷虾等实际样品中 氟离子的快速测定，为基于硅点的生物检测应用拓宽了方向。
参考以下详细说明更易于理解本发明的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和 优点将会变得更显著：
图1是实施例中检测F-的测试示意图；其中：(A)硅点溶液、硅点-Fe溶液、硅点-Fe-F-溶液的发射光谱；(B)硅点溶液、硅点-Fe溶液、硅点-Fe-F-溶液的在365nm紫外暗箱中对应的荧光照片；(C)相对荧光强度与F-离子浓度的线性关系。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图， 对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无 需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤如下：
1)将还原剂柠檬酸钠加入到溶剂丙三醇中，柠檬酸钠与丙三醇的用量比为0.3168g：8mL， 磁力搅拌15min，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液；
2)向混合液中通入氩气10min，以除去溶液中的氧气，然后加入3mL3-[2-氨基乙基氨基] 丙基三甲氧基硅烷，在通入氩气条件下继续搅拌10min；
3)将上述溶液转移到微波反应器中，在180℃下反应15min，得到硅点溶液；
4)采用透析袋透析上述上清液，透析袋的分子截留量为1000，每隔6h换水一次，共换 水4次，总透析时间为24h，得到纯的硅量子点溶液，冻干；
5)取一定量的硅点，加入到Fe3+溶液，缓冲溶液定容至1.5mL，最终配制成含有硅点的 10μmol/L Fe3+溶液；
6)取一定量的硅点，加入到Fe3+溶液，静置10min后，加入F-离子溶液，缓冲溶液定容 至1.5mL，最终配制成含有硅点和Fe3+的10μmol/L F-溶液。
实施例2
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤5)中Fe3+的浓度为20μmol/L。
实施例3
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤5)中Fe3+的浓度为100μmol/L。
实施例4
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤5)中Fe3+的浓度为500μmol/L。
实施例5
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤5)中Fe3+的浓度为1000μmol/L。
实施例6
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤5)中Fe3+的浓度为2000μmol/L。
实施例7
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤6)中F-的浓度为20μmol/L。
实施例8
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤6)中F-的浓度为100μmol/L。
实施例9
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤6)中F-的浓度为500μmol/L。
实施例10
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤6)中F-的浓度为1000μmol/L。
实施例11
本实施例提供一种基于硅点荧光检测水产品中氟离子的方法，步骤与实施例1基本相同， 不同之处在于步骤6)中F-的浓度为2000μmol/L。
效果例1
按照上述方法制备1)硅点、2)硅点+300μmol/L Fe3+、3)硅点+300μmol/L Fe3++100μmol/L F-、4)硅点+300μmol/L Fe3++200μmol/L F-、5)硅点+300μmol/L Fe3++300μmol/LF-、6)硅 点+300μmol/L Fe3++400μmol/L F-、7)硅点+300μmol/L Fe3++500μmol/L F-、8)硅点+300 μmol/L Fe3++100μmol/L F-的硅点纳米荧光材料检测水产品中F-，结果如图1所示，其发射光 谱见图1(A)、在365nm紫外暗箱中对应的荧光照片见图1(B)以及相对荧光强度与F-离 子浓度的线性关系见图1(C)，R2＝0.980，证明本发明中基于硅点荧光检测水产品中氟离子 的方法灵敏度和可重复性高、稳定性好和准确性强，可直观地实现水样和南极磷虾等实际样 品中氟离子的快速测定。
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