一种L精氨酸荧光检测纳米晶材料及其制备方法和用途与流程

一种l精氨酸荧光检测纳米晶材料及其制备方法和用途
技术领域
1.本技术涉及纳米晶比率型荧光检测领域，尤其涉及一种l精氨酸荧光检测纳米晶材料及其制备方法和用途。


背景技术：

2.l精氨酸，是蛋白质合成中的编码氨基酸，能够刺激人体释放胰岛素和生长激素，促进伤口愈合，以及产生肌氨酸等，同时也具备一定的副作用，比如可能导致腹痛、腹泻和痛风等
【1-3】
。通常情况下，食品中含有l精氨酸的使用限量占中蛋白质量的6.6%，因此，其定量检测在生命医学领域具有重要的科学研究价值。荧光检测方法具有非接触式、快响应、高空间分辨率的特点，其中比率型荧光检测由于不受外界环境的干扰，具有非常高的精确度，被广泛应用于ph、温度、压力以及生物蛋白等的检测
【4-6】
。
3.稀土掺杂上转换氟化物纳米晶具有高光化学稳定性，激发波长位于近红外区域，具有较深的穿透深度，无背景荧光，低生物毒性，被广泛应用于荧光防伪，温度传感以及生物医学等领域
【7-10】
。通过构建核壳结构与稀土离子级联能量传递过程yb
3
→
tm
3
→
tb
3
，能够实现tb
3
离子的上转换发光，其中yb
3
→
tm
3
位于核纳米晶中，tb
3
离子位于外壳层中
【11】
。


技术实现要素：

4.为了解决上述的技术问题，本技术的目的是提供一种新颖的natb
0.4y0.6
f4@nabif4:yb/tm核壳纳米晶，由于l精氨酸的浓度能够同时改变tb
3
与tm
3
离子的发光强度，它们的比值能够很好地应用于l精氨酸的比率型荧光定量检测，具有非接触式、快响应、高空间分辨率以及高准确度的特点。
5.为了实现上述的目的，本技术采用了以下的技术方案：一种l精氨酸荧光检测纳米晶材料，该纳米晶材料的纳米晶分子式如下：natb
0.4y0.6
f4@nabif4:yb/tm。
6.优选，该纳米晶材料为水溶性纳米晶材料，其由油性纳米晶材料首先通过hcl溶液处理，去掉表面的油酸配体，其次通过乙二胺四乙酸处理获得羧基配体。
7.优选，natb
0.4y0.6
f4@nabif4:yb/tm纳米晶为natb
0.4y0.6
f4@nabif4:40yb/1tm。
8.进一步，本技术提供了一种l精氨酸荧光检测纳米晶材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1）0.8毫摩尔乙酸钠，0.32毫摩尔乙酸铽，0.48毫摩尔乙酸钇，4毫摩尔氟化铵，8毫升油酸和15毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在氩气保护条件下，在160oc的温度下保温45分钟得到无水的透明溶液，待溶液自然冷却至室温后，逐滴加入4毫升含有4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液，然后在80oc保温半小时，待甲醇溶液全部挥发之后，升温到300oc，并在此温度下保温80分钟；2）自然冷却到室温，所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤，然后将核纳米晶保存在4毫升环己烷中备用；
3）将1毫摩尔乙酸钠，0.59毫摩尔乙酸铋，0.4毫摩尔乙酸镱，0.01毫摩尔乙酸铥，15毫升油酸，20毫升十八烯加入到三颈瓶中，在氩气保护条件下，在160oc的温度下保温45分钟得到无水透明溶液，待溶液自然冷却至60oc后，逐滴加入核纳米晶，然后在105oc保温40分钟，待溶液自然冷却至室温后，逐滴加入8毫升含有4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液，然后在80oc保温半小时，待甲醇溶液全部挥发之后，升温到210oc，并在此温度下保温60分钟；4）自然冷却到室温，将所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤，最后在30℃-60℃烘干后得到最终产物。
9.优选，该方法还包括以下表面处理步骤：将10-100 mg油性氟化物纳米晶分散在1-3 ml乙醇与0.2 mol/l hcl 0.5-1 ml的混合液中，将混合液超声5-10 min，然后加入乙醇洗涤并离心获得水性纳米晶，然后加入3毫摩尔乙二胺四乙酸和10毫升乙醇，在室温下搅拌24小时，通过去离子水洗涤获得含有羧基配体的水性纳米晶。
10.进一步，本技术提供了所述的纳米晶材料用于l精氨酸的比率型荧光检测应用。
11.进一步，本技术提供了一种l精氨酸比率型荧光检测试剂盒，该试剂盒包括权利要求1或2或3所述的纳米晶材料。
12.本技术采用一种新颖的natb
0.4y0.6
f4@nabif4:40yb/1tm核壳纳米晶，yb
3
→
tm
3
的能量传递过程位于外壳层中，而tb
3
离子位于核中，而表面tm
3
→
tb
3
的能量传递过程与l精氨酸紧密相关。随着l精氨酸浓度的增大，tm
3
的发光强度逐渐增强， tb
3
的发光强度逐渐减弱，它们的比值能够很好地应用于l精氨酸的比率型荧光定量检测。
附图说明
13.图1（a）核纳米晶（紫色）和核壳纳米晶（红色）的xrd图谱，（b）为核壳纳米晶的透射电子显微镜图。
14.图2 （a）产物在980纳米激光器激发条件下的上转换发光光谱，上转换发光强度随激活离子tm
3
（b），tb
3
（c）与yb
3
（d）浓度变化的关系曲线。
15.图3 （a）natb
0.4y0.6
f4@nabif4:40yb/1tm核壳纳米晶溶液中加入l精氨酸后，tb
3
与tm
3
离子的积分强度变化曲线，（b）tm
3
离子与tb
3
离子的发光强度比随溶液中l精氨酸浓度变化的关系曲线。
16.图4 在不同功率条件下，natb
0.4y0.6
f4@nabif4:40yb/1tm核壳纳米晶溶液中加入l精氨酸后，tb
3
离子的积分强度变化曲线。
17.图5 nabif4:40yb/1tm@natb
0.4y0.6
f4核壳纳米晶溶液中加入l精氨酸后，tb
3
离子与tm
3
离子的积分强度变化曲线。
18.图6 无羧基配体nabif4:40yb/1tm@natb
0.4y0.6
f4核壳纳米晶的总积分强度与溶液中l精氨酸浓度的关系曲线。
具体实施方式
19.1 实验部分1.1 主要仪器和试剂：乙酸钠(99.0%)，乙酸铋(98.0%)，乙酸铽(99.9%)，乙酸钇(99.9%)，乙酸镱(99.9%)，乙酸铥(99.9%)，柠檬酸(99.5%)，氟化铵(99.99%)，油酸(90%)，十八烯(90%)，乙二胺四乙酸
(98.0%)，无水乙醇和l精氨酸购买于sigma-aldrich公司。
20.1.2 natb
0.4y0.6
f4@nabif4:yb/tm纳米晶的制备以natb
0.4y0.6
f4@nabif4:40yb/1tm纳米晶为例，0.8毫摩尔乙酸钠（nano3），0.32毫摩尔乙酸铽，0.48毫摩尔乙酸钇（yb(no3)3∙
5h2o），4毫摩尔氟化铵，8毫升油酸和15毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在氩气保护条件下，在160oc的温度下保温45分钟得到无水的透明溶液，待溶液自然冷却至室温后，逐滴加入4毫升含有4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液，然后在80oc保温半小时，待甲醇溶液全部挥发之后，升温到300oc，并在此温度下保温80分钟，然后自然冷却到室温，所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤，然后将核纳米晶保存在4毫升环己烷中备用。
21.将1毫摩尔乙酸钠，0.59毫摩尔乙酸铋，0.4毫摩尔乙酸镱，0.01毫摩尔乙酸铥，15毫升油酸，20毫升十八烯加入到三颈瓶中，在氩气保护条件下，在160oc的温度下保温45分钟得到无水透明溶液，待溶液自然冷却至60oc后，逐滴加入核纳米晶，然后在105oc保温40分钟，待溶液自然冷却至室温后，逐滴加入8毫升含有4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液，然后在80oc保温半小时，待甲醇溶液全部挥发之后，升温到210oc，并在此温度下保温60分钟，然后自然冷却到室温，将所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤，最后在30oc-60oc烘干后得到最终产物。
22.不同浓度或种类的离子掺杂样品，通过改变前驱溶液中相应的离子浓度或种类来实现。
23.纳米晶表面配体交换：将10-100 mg油性氟化物纳米晶分散在1-3 ml乙醇与hcl（0.2 mol/l, 0.5-1 ml）的混合液中，将混合液超声5-10 min，然后加入乙醇洗涤并离心获得水性纳米晶，然后加入3毫摩尔乙二胺四乙酸和10毫升乙醇，在室温下搅拌24小时，通过去离子水洗涤获得含有羧基配体的水性纳米晶。
24.1.3 表征仪器x射线衍射图谱 (bruker d8 advance，cu-kα (λ=1.5405
ꢀå
))，透射电子显微镜 (tem, fei tecnai g2 f20) ，光谱仪(flurohub-b, horiba jobin yvon) 。
25.x射线衍射样品的制备：将烘干的纳米晶铺满样品支架的凹槽；透射电子显微镜样品的制备：将每次合成的全部纳米晶溶于4毫升乙醇溶液中，超声5分钟后，滴3-6滴液体于超薄碳膜上。
26.l精氨酸的检测方法：将纳米晶溶于水溶液中，分成若干组，将不同浓度的l精氨酸等体积加入到纳米晶水溶液中，通过荧光光谱仪表征其荧光性能的变化规律。
27.2. 数据分析与讨论natb
0.4y0.6
f4核纳米晶与natb
0.4y0.6
f4@nabif4:40yb/1tm核壳纳米晶的x射线衍射图谱如图1a所示，所有衍射峰均与标准pdf卡片jcpds 16-0334一一对应，且无多余的衍射峰，表明我们得到的核与核壳纳米晶均为纯六方相。透射电子显微镜分析结果表明产物为无规则花瓣状，分散性良好。
28.如图2a所示，在980nm激光器激发条件下，产物在蓝光区域和绿光区域表现出明亮的上转换发光，分别对应于激活离子tm
3
：1g4→3h6（~450 nm，蓝光）和tb
3
：5d4→7fj的跃迁。当tm
3
离子掺杂浓度从0.5 mol%增加到1 mol%，tb
3
离子的发光强度增强，主要是由于能量利用效率增大，而当tm
3
离子掺杂浓度超过1 mol%，tb
3
离子的发光强度逐渐减弱，主要是
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