原稿件10級(jí)后發(fā)明定稿

1、Article001基于量子點(diǎn)/二氧化錳納米復(fù)合體系對(duì)谷胱甘肽進(jìn)行快速靈敏測(cè)定（10 級(jí)本科生）（12 級(jí)本科生）華（12 級(jí)本科生）（指導(dǎo)）: wangyingfengzm療放射過(guò)程中受損傷的基體，緩解由放射帶來(lái)的副作摘要 本文設(shè)計(jì)了一種基于二氧化錳（MnO2）納米片和量子點(diǎn)（QDs）熒光納米顆粒自組裝形成納米復(fù)合物來(lái)用【4】，和治療【5】，以及延緩、治療肝腎損傷、治療眼部疾病綜合癥等眾多疾病方面效果檢測(cè)溶液胱甘肽（ GSH） 含量的方法。其中，明顯，意義顯著。在食品工業(yè)，谷胱甘肽在食品MnO2 納米片是一種具有較大比表面積和較高熒光淬滅效率的納米材料，好，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)，又

2、稱(chēng)半導(dǎo)體 熒光納米顆粒，其激發(fā)波長(zhǎng)寬且連續(xù)，發(fā)射峰窄而對(duì) 稱(chēng)， 熒光強(qiáng)度高， 抗光漂白性能好， 在化學(xué)生物分析、疾病 等領(lǐng)域引起了人們愈來(lái)愈廣泛的關(guān)注。品質(zhì)、增強(qiáng)食品風(fēng)味、防止內(nèi)氨基酸的分解、防止食品變質(zhì)等方面亦有重要作用。正是由于谷胱甘肽在生物體內(nèi)和實(shí)際生活中具有如此廣泛重要的作 用，對(duì)谷胱甘肽的定性定量檢測(cè)就顯得尤為重要。目前檢測(cè)谷胱甘肽的方法有很多其中【6 】，包括Tietze 還原酶法、Grifith 法、電化學(xué)發(fā)光法、高效液相色譜法（HPLC）、差熱法掃描法（DSC）、表面增強(qiáng)本研究工作能，通過(guò)自組裝結(jié)合 GSH 對(duì) MnO2 片了測(cè)定。該方法快 本低廉位的性能量轉(zhuǎn)移作用，（SERS

3、）等。這些方法中著或靈敏度低、解作用，、靈敏度高、選擇性好、成 單個(gè)活細(xì)胞內(nèi) GSH 的原或操作復(fù)雜、或檢測(cè)周期長(zhǎng)等諸多不足。相比于以上 方法， 熒光光度法以其具有檢測(cè)靈敏度高， 操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)迅速等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)吸引著眾多研究者的。特別是熒光顯微技術(shù)的發(fā)展，使細(xì)胞內(nèi) GSH 的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得以實(shí)現(xiàn)。熒光光度法一般以有機(jī)熒光1 前言谷胱甘肽（GSH，L-谷氨酰- L-是一種同時(shí)具有谷氨?；臀?。谷胱甘肽廣泛為信標(biāo)，但是有機(jī)熒光的抗漂白能力差、光穩(wěn)定氨酸）合性不強(qiáng)，這些等缺陷阻礙了它的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。 隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的熒光納米材料【7-10】被用于化學(xué)生物分析等研究領(lǐng)域。近年來(lái)，

4、 快速發(fā)展起來(lái)的熒光納米材料在超靈敏快速檢測(cè)中顯 示出巨大的應(yīng)用前景。如量子點(diǎn)【11】，又稱(chēng)半導(dǎo)體納米 晶體，具有激發(fā)光譜范圍寬，發(fā)射光譜窄而對(duì)稱(chēng)，抗 光漂白性能好，熒光強(qiáng)度強(qiáng)等系列優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng) 用于化學(xué)生物分析等領(lǐng)域，特別是基于量子點(diǎn)的熒光 共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)，顯示出了極大的應(yīng)用潛力。本文充分利用量子點(diǎn)優(yōu)異的熒光性能，以二氧化 錳納米片【12】作為熒光淬滅材料，基于量子點(diǎn)與二氧化 錳之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移作用以及二氧化錳與 GSH 的氧化還原反應(yīng)，擬發(fā)展一種 QDs-MnO2 新型納米復(fù)合傳感方法，從而對(duì) GSH 進(jìn)行快速靈敏檢測(cè)。具體原理內(nèi)，是生物體內(nèi)含量最高的一種非蛋白巰基物質(zhì)。巰基的

5、，使谷胱甘肽具有較強(qiáng)的還原性質(zhì)，其水溶液容易被氧化，一般以固體形式保存。自從 1921 年Hopkins【1】首先提取出谷胱甘肽晶體以來(lái)，科研工作者 一直以各種方法研究它的各種性質(zhì)。作為生物體內(nèi)最 主要的帶有巰基的還原性物質(zhì)，谷胱甘肽主要的生物 學(xué)功能是保護(hù)生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的巰基，維護(hù)蛋白質(zhì)的 穩(wěn)定行和活性， 維持生物體內(nèi)合適的氧化還原環(huán)境【2】；此外，谷胱甘肽在氨基酸的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)、維持紅細(xì)胞膜的完整性、提高機(jī)體免疫力能力、維持 DNA 的生物、協(xié)助高鐵蛋白的還原、消除生物體內(nèi)多余自由基、參與體內(nèi)解毒過(guò)程等方面有不可替代的作 用；同時(shí)，谷胱甘肽亦是多種酶的輔助酶或者輔基。在藥理方面上，谷胱甘肽在

6、保護(hù)神經(jīng)、抗驚厥、抑制如圖 1 所示。首先具有層狀結(jié)構(gòu)的二氧化錳納米片層和擁有優(yōu)良光譜性能的量子點(diǎn)熒光納米顆粒。將 量子點(diǎn)和二氧化錳片層充分混合，量子點(diǎn)通過(guò)力和二氧化錳形成納米復(fù)合物。由于熒光共振能量轉(zhuǎn)癲癇發(fā)作、鎮(zhèn)痛、抗壞血酸、保護(hù)毒等方面具有重要作用【3】。在臨、抑制 HIV 病，谷胱甘肽在治Undergrad. Chem. Commun. 2010, 1(1), 001-002Dept. Chem., Zhengzhou Univ.Article001移效應(yīng)（ FRET）， 量子點(diǎn)受激發(fā)時(shí)發(fā)生熒光淬滅現(xiàn)象。當(dāng)溶液中有 GSH 時(shí)，MnO2 納米片層將會(huì)被逐步分解進(jìn)而使得熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)

7、消失，量子點(diǎn)熒光得 以恢復(fù)；當(dāng)溶液中沒(méi)有 GSH 時(shí)，量子點(diǎn)熒光一直處于淬滅狀態(tài)。因此，隨著溶液中 GSH 含量的變化，量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度得到不同程度的恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) GSH 的測(cè)定。的溶解氧；稱(chēng)取一定質(zhì)量的 Al2Te3 于 100 mL 三頸燒瓶中（Cd2+、Te2-及 TGA 的比為 1:0.5:2.4），繼續(xù)通N2 除氧，在冰浴降溫的同時(shí)，向 100 mL 的三頸燒瓶中逐滴滴加 0.5mol/L 的 H2SO4 溶液，生成的 H2Te 氣體隨N2 緩慢進(jìn)入上述溶液中；20 min 以后，停止通氣，于100 下加熱回流 15h 制得本文所需量子點(diǎn)。2.3 二氧化錳納米片層的在通風(fēng)櫥中，用移

8、液管移取 11mL TMA·OH 于50mL 燒杯中， 加入 2mL H2O2 （ 30%） 和 7mL 超純水 ， 混 勻 制 成 1 號(hào) 液 待 用 。 移 取 10mlMnCl2（0.3mol/L）于 50mL 圓底燒瓶中，劇烈攪拌下將 1 號(hào)液快速（15 秒內(nèi)）加入 MnCl2 溶液中，溶液由無(wú)色立即變黑。劇烈攪拌 12h，取下反應(yīng)瓶，將溶液轉(zhuǎn)移到離圖 1 基于 QDs-MnO2 納米復(fù)合體系對(duì) GSH 進(jìn)行快速靈敏測(cè)定示意圖心在 10000rpm 下離心 5min，超純水， 劇烈震蕩， 在 70Hz 下超聲 5min 至完全分散。按同樣方法再用甲醇和超純水各洗三遍，最終將

9、產(chǎn)物用超純水分散，配成溶液待用。2 實(shí)驗(yàn)2.1 試劑和儀器六水高氯酸鎘（Cd(ClO4)2·6H2O，99%）、四甲基 氫 氧 化 銨 （ TMA · OH ， 10% ） 、 銻 化 鋁（ Al2Te3 ） 、 葡萄糖（ Glucose ） 、 L- 色氨酸（ L-Tryptophan）、苯丙氨酸（L-Phenylalanine）均購(gòu)自上2.4 光譜表征對(duì)所的量子點(diǎn)和二氧化錳納米片分別進(jìn)行紫外可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定，所用儀器為新世紀(jì) T6 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，設(shè)定帶寬為 2.0nm，掃描速度中速。熒光光譜實(shí)驗(yàn)通過(guò)日立 F-4600 熒光分光光度計(jì)完成。激發(fā)狹縫為 5nm，發(fā)射狹

10、縫為 5nm，PMT 電壓為700V。量子點(diǎn)熒光實(shí)驗(yàn)和二氧化錳納米片熒光測(cè)定均采用 350 nm 作為激發(fā)波長(zhǎng)。；谷胱甘肽（GSH）購(gòu)自百靈海阿拉丁試劑威試劑G-25 、HE（MnCl2）、化鉀（ KCl ）（ CH3OH） 購(gòu)自30%）購(gòu)自北京化學(xué)18.2 M的超純水。其氯甲醇3 結(jié)果和討論3.1 量子點(diǎn)光譜表征阻率大于產(chǎn)分析純?cè)噭?，未做進(jìn)一步純化處理。F-4600 熒光分光光度計(jì)紀(jì) T6 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北任公司）；84-1 型磁力攪拌控溫加魯儀器廠）；KQ2200DB 超聲公司）；新世限責(zé)（山東鄄城華器（昆山超聲儀器公司）； TGL-16C 高速離心機(jī)（ 上海廠） ； FA21004

11、N 分析天平（ 上海司）；司）；Ultra Pure 超純水機(jī)（和泰儀器2.2 量子點(diǎn)的）。圖 2 量子點(diǎn)的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖（左）和熒光發(fā)射光譜圖（右）由圖 2 可知，量子點(diǎn)在 575nm 處有一個(gè)吸收峰，且吸收范圍比較寬。熒光發(fā)射光譜顯示其最大發(fā)射波長(zhǎng)稱(chēng)取一定量的Cd(ClO4)2 · 6H2O杯中，加入 125 mL 水溶解，不斷攪拌用 1mol/L 的 NaOH 將溶液 pH 值250 mL 三頸燒瓶中，接著通入N2，以驅(qū)除溶液中Undergrad. Chem. Commun. 2010, 1(1), 001-002Dept. Chem., Zhengzhou Univ.Ar

12、ticle001在 600nm 處，發(fā)射峰狹窄而且對(duì)稱(chēng)性比較好，無(wú)拖尾現(xiàn)象，發(fā)射半峰寬約為 45nm。上述結(jié)果表明所制得的量子點(diǎn)具有較好的光譜性能。3.2 二氧化錳納米片的光譜表征由圖 3 可知，二氧化錳納米片在 375nm 處有一吸收峰。熒光光譜表明二氧化錳納米片層在 447nm 處有一比較弱的熒光發(fā)射。對(duì)比圖 2 中量子點(diǎn)的熒光光譜可知，我們使用的量子點(diǎn)的熒光發(fā)射在 600nm 處，和二氧化錳納米片層沒(méi)有重疊，二氧化錳自身的熒光對(duì)本體系 QDs 的熒光信號(hào)沒(méi)有影響。另外， MnO2 納米片圖 6 MnO2 納米片層對(duì) QDs 熒光淬滅效率的層放置一錳納米材料后沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明可以看出，Q

13、Ds 的熒光可以被 MnO2 納米片層淬滅，并且淬滅效率隨著 MnO2 含量的增加而逐步增大。對(duì)于50L 量子點(diǎn)，隨著 MnO2 濃度的增加，量子點(diǎn)的熒光淬滅效率越來(lái)越高，當(dāng)濃度達(dá)到 250 mol/L（終體積為 1mL）時(shí)，淬滅效率較好（90%）。因此，我們選取MnO2 的最佳濃度為 250mol/L。3.4 反應(yīng)時(shí)間的移 取 50L QDs ， 加 入 50L 濃 度 為 5mM 的MnO2 ， 用緩沖溶液（ HEPES ，pH=7.4 ） 稀釋至950L，而后加入 50I 0.01mol/L 的 GSH，在 0-20min范圍內(nèi)測(cè)量其體系熒光強(qiáng)度的變化，繪制 t-F 曲線如圖7 所示。圖

14、 3 二氧化錳納米片層（MnO2 Nanosheets）的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖（左）和熒光發(fā)射光譜圖（右）3.3 MnO2 納米材料對(duì) QDs 熒光淬滅效率的用移液槍移取 50L 量子點(diǎn)于 1.5mL 離心，而后分別加入不同量的MnO2 納米片， 用緩沖溶液（HEPES， pH=7.4）稀釋使其終濃度分別為 0、50、100、175、250、300、500、750M。首先用紫外燈激 發(fā)，觀察其熒光淬滅現(xiàn)象。其中圖 4 為明場(chǎng)圖，圖 5 為紫外燈下的熒光圖。由結(jié)果可知，隨著 MnO2 納米片層含量的增大（ 從）， 量子點(diǎn)的熒光被逐步淬滅，最后幾乎消失。同時(shí)，采用熒光分光光度計(jì)對(duì)其，結(jié)果如圖 6 所

15、示。從圖中淬滅效率進(jìn)行了進(jìn)一步圖 7 加入 GSH 后 QDs 的熒光強(qiáng)度隨時(shí)間變化情況由圖 7 可知，GSH 加入以后，MnO2 被逐步消耗，QDs 的熒光強(qiáng)度隨著時(shí)間快速增強(qiáng)，而后增速逐漸放圖 4 明場(chǎng)下納米復(fù)合物的狀態(tài)圖 5 紫外燈下的熒光成像圖緩，在 10min 時(shí)反應(yīng)基本完全，因此MnO2 的最佳反應(yīng)時(shí)間定為 10min。GSH 與Undergrad. Chem. Commun. 2010, 1(1), 001-002Dept. Chem., Zhengzhou Univ.Article001的響應(yīng)情況，結(jié)果如圖 10 所示，其中 F 和 F0 分別為加入上述各種物質(zhì)以及 GSH 前

16、后體系的熒光強(qiáng)度。3.5 GSH 的定量測(cè)定用移液槍移取 50L QDs 和 50L MnO2 于 1.5mL 小離心后加入后用熒光示。由圖 增大逐漸增經(jīng)基本被還原的已圖 10 特異性及電解質(zhì)干擾實(shí)驗(yàn)由圖 10 可知，該檢測(cè)體系對(duì) NaOH，KC等電解質(zhì)幾乎沒(méi)有響應(yīng)，且對(duì)生物體內(nèi)含量葡萄糖也沒(méi)有產(chǎn)生響應(yīng)。特別重要的是，色氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸等系列氨基酸對(duì)該體系亦，從而表明該種方法對(duì) GSH 具有較高的選圖 8 不同 GSH 濃度下量的恢復(fù)曲線4 總結(jié)綜上所述，本點(diǎn)熒光納米顆粒，納米片層。在此基礎(chǔ)上， 充分利用 QDs 納米顆粒與MnO2 納米片層優(yōu)良的性能，基于自組裝及光共振能量轉(zhuǎn)移作用，結(jié)

17、合分解作用，方法快速便捷、靈敏度高、選擇性好、成本低廉、易 于推廣， 具有非常廣闊的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的科研價(jià)值，并有望進(jìn)一步應(yīng)用于單個(gè)活細(xì)胞內(nèi) GSH 的原位在線監(jiān)測(cè)研究。圖 9 GSH 用量和5 致謝感謝好的實(shí)驗(yàn)條件，及時(shí)幫我分析實(shí)驗(yàn)中遇到的得以順利完成。此外，由圖 9 可以下時(shí)，數(shù)據(jù)呈較好高，檢測(cè)限為 0.15ol/L較6 參考文獻(xiàn)1. Hopkins, F. G., Biochem. J. 1921, 15 (2), 286-305.2. Russell, R. L.; Siedlak, S. L.; Raina, A. K.; Bautista, J. M.; Smith, M. A.;

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19、nylnine（苯丙氨酸）對(duì)于 QDs-MnO2 納米復(fù)合體系Undergrad. Chem. Commun. 2010, 1(1), 001-002Dept. Chem., Zhengzhou Univ.Article001，芬, 輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào)4.1996, (03), 1725.70.6.2002, (01), 52-54.7. Deng, R.; Xie, X.; Vendrell, M.; Chang, Y. T.; Liu, X.Journal of the American Chemical Society 2011, 133 (50),20168-71.8. Xu, H.; Hepel, M., Analytical chemistry 2011, 83 (3),813-9.9. Garcia-Ma