基于Mn掺杂ZnS量子点室温磷光检测抗生素磺胺嘧啶钠和头孢曲松钠的研究

作     者：杨茂青 

作者单位：山西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫桂琴

授予年度：2016年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：Mn掺杂ZnS量子点 室温磷光 牛血清蛋白 头孢曲松钠 磺胺嘧啶钠 

摘      要：抗生素类药物因具抑制或杀灭致病微生物的活性而广泛应用于临床上感染类疾病的治疗。然而,过量使用抗生素所造成的人体毒副作用以及滥用抗生素所导致的环境问题也受到人们的普遍关注。实现抗生素简单快速检测是评价抗生素药效及毒副作用的基本前提。目前,检测抗生素的手段主要有色谱法、荧光分析法、毛细管电泳法等,但这些手段存在着仪器昂贵,操作繁琐,灵敏度较低等缺点,因此,建立抗生素高效灵敏的检测方法就显得非常重要。近年来,量子点(Quantum dots,QDs)作为一种新型的纳米发光材料,因其优良的光学、电子和表面可修饰等性能,在医学检测、荧光标记、光学传感、光学编码等领域展现了其广阔的应用前景,也为各种分析物的灵敏检测提供了新的技术手段。然而,荧光量子点经常受到生物体液背景荧光的干扰,而磷光量子点能够克服这个缺点,鉴此,本文基于Mn掺杂ZnS量子点室温磷光(Room-temperature phosphorescence,RTP)性质,构建了两种抗生素磺胺嘧啶钠(Sulfadiazine Sodium,SDS)和头孢曲松钠(Ceftriaxone,CTRX)的磷光检测方法,主要结果如下:(1)以三巯基丙酸(MPA)为稳定剂,采用水相合成法制备了 MPA包裹的Mn掺杂ZnS量子点。通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射光谱(XRD)和磷光光谱等表征手段对所制备的量子点进行表征显示量子点平均粒径3.5nm。(2)采用上述制备的量子点,建立一种检测磺胺嘧啶钠(SDS)的新方法,通过静电作用,SDS结合量子点产生新的非辐射中心,进而导致量子点磷光的猝灭,其猝灭强度与SDS浓度呈良好的线性关系。其线性范围为4-400μM,相关系数R=0.99,检出限为0.78μM,相对标准偏差为2.6%。该方法在酸碱度pH=7.4的室温环境下进行。该方法可以避免生物体液中自体荧光和散射光的干扰,且不需要添加任何除氧剂和诱导剂。该方法大大提高了痕量磺胺嘧啶钠的检测效率。(3)以牛血清蛋白(Bovine serum albumin,BSA)为表面修饰剂,通过化学偶联成功将BSA修饰于Mn掺杂ZnS量子点表面,制备了一种Mn掺杂ZnS量子点/BSA复合材料,由于BSA对量子点表面缺陷进行了有效修复,量子点发出的磷光明显增强。当CTRX加入后,CTRX与BSA的相互作用使量子点的磷光有效猝灭,该磷光猝灭量(△P)与CTRX的浓度在一定范围内呈良好的线性关系。由此建立了一种简单、快速、灵敏的检测CTRX的新方法。该方法的线性范围为0-30μM,相关系数R=0.99,检出限为0.14μM。该纳米复合物最佳偶合条件为:Mn掺杂ZnS量子点与BSA在37℃恒温下预热40min,BSA浓度80 mg/L,量子点浓度40mg/L。采用紫外吸收光谱法、共振散射光谱法、圆二色谱法等对该磷光传感的构建机理进行分析表明,BSA与量子点共价键作用结合,而BSA与CTRX的结合可能为静电作用,使BSA内部电荷分布发生变化,维系其螺旋结构的氢键改变方向,从而影响了量子点-BSA的表面结构,形成新的非辐射中心,使磷光强度明显减弱。本研究建立了两种抗生素的磷光检测方法,为拓展室温磷光量子点在抗生素检测领域的应用提供了些许思路。