[发明专利]具有大Stokes位移的多发射碳点荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于比率型荧光探针领域，具体涉及具有大Stokes位移的多发射碳点荧光探针及其制备方法和应用。本发明的比率型荧光探针化合物为一种新型的具有大Stokes位移的多发射碳点(CDs)，CDs的尺寸为3‑7nm。本发明通过简单的一步溶剂热法制备得到CDs。本发明制备方法简便，材料易于获得且制备的CDs在水溶液中具有良好的分散性和很高的稳定性，表现出优异的发光特性。本发明还提供了该CDs在锌离子检测中的应用，可有效避免外界环境对检测结果的干扰，具有高的灵敏度和选择性。本发明所述的比率型荧光探针成功实现了血清样品中锌离子的灵敏检测。

技术领域

本发明属于比率型荧光探针领域，具体涉及具有大Stokes位移的多发射碳点荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

Zn²⁺定量检测在环境和生物系统中都具有至关重要的作用。Zn²⁺作为人体中含量仅次于铁的第二大微量元素，在调节各种生理过程中起着重要作用。传统方法存在仪器昂贵、操作复杂、维护困难，难以满足大规模检测Zn²⁺的应用需求等局限性，相比之下，比率荧光法操作方便，灵敏度高，选择性高，荧光输出信号几乎不受光源强度、仪器固有灵敏度和基质背景波动的干扰，可以作为好选择。

CDs因独特的光学性质引起广泛关注。CDs具有强的光稳定性、大的Stokes位移、更长的荧光寿命等特性，被广泛应用于生物传感、生物成像、生物医学和光电材料领域。与由其他元素组成的荧光纳米材料相比，CDs毒性低且具有良好的生物相容性。

一些基于CDs的纳米探针需要通过共价连接引入有机分子或其他纳米材料作为识别或输出信号，这就带来了许多诸如探针结构复杂、毒性和成本增加的问题。此外，大多数的纳米探针是基于单信号输出模式，这通常会导致纳米探针的选择性较差，且易受光源强度波动、探针浓度、背景荧光和环境变化的影响。

发明内容

根据现有技术上存在的缺陷，结合目前的研究前沿，本发明提供了具有大Stokes位移的多发射碳点荧光探针及其制备方法和应用，不仅合成方法简便，且具有易合成，成本低等优点，本发明还可用于Zn²⁺的灵敏检测。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

本发明提供了一种具有大Stokes位移的多发射碳点荧光探针的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将谷胱甘肽粉末加入到甲酰胺溶液中，充分混合；

2)将溶液加热至160℃持续2～6h；冷却至室温后，得到深绿色的CDs溶液；

3)过滤除去CDs溶液中粒径大于0.22μm的颗粒，0～4℃遮光保存。

其中，所述步骤1)中谷胱甘肽和甲酰胺溶液的质量体积比范围为0.03～0.04g/mL。

具体的，所述步骤2)溶液于反应釜中进行加热反应。

本发明还提供一种利用上述任一项所述的制备方法制备的具有大Stokes位移的多发射碳点荧光探针，所述碳点的粒径为3～7nm，平均粒径为5.0nm。

同时，本发明还提供上述的多发射碳点荧光探针的应用，所述多发射碳点荧光探针的碳点质量浓度为0.0174g/mL，用于浓度范围为0～2μM的Zn²⁺溶液检测。

进一步地，作为本发明的一个优选方案，所述CDs溶液与Zn²⁺标准品溶液混合均匀后在室温下反应15～30min，pH范围为5～8，再根据F₆₅₀/F₆₈₅荧光强度比值的变化建立标准曲线方程，用于进行Zn²⁺溶液的定量检测。

进一步地，作为本发明的一个优选方案，所述反应时间20min，pH范围为7。