NPCl -CDs/Fe 3+荧光探针的制备及对 L-Cys的传感检测

doi:10.7503/cjcu20240251

高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (9): 20240251.doi: 10.7503/cjcu20240251

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NPCl -CDs/Fe ³⁺荧光探针的制备及对 L-Cys的传感检测

徐小花, 王莉, 林鹏程, 马天锋, 石琳, 王欢(), 芦永昌()

青海省现代藏医药创制工程技术研究中心, 青海民族大学药学院, 西宁 810007

收稿日期:2024-05-23 出版日期:2024-09-10 发布日期:2024-07-22
通讯作者: 王欢,芦永昌 E-mail:qhmuwh1028@126.com;qhlych@126.com
基金资助:
青海省自然科学基金(2019-ZJ-944Q);青海省青藏高原植物化学重点实验室项目、青海省现代藏药创制工程技术研究中心项目和青海省药材资源保护与高价值利用创新团队项目(2021XJPI02)

Preparation of NPCl-CDs/Fe ³⁺ Fluorescent Probe and the Detection for L -Cys

XU Xiaohua, WANG Li, LIN Pengcheng, MA Tianfeng, SHI Lin, WANG Huan(), LU Yongchang()

Modern Tibetan Medicine Creation Engineering Technology Research Center of Qinghai Province，College of Pharmacy，Qinghai Minzu University，Xining 810007，China

Received:2024-05-23 Online:2024-09-10 Published:2024-07-22
Contact: WANG Huan, LU Yongchang E-mail:qhmuwh1028@126.com;qhlych@126.com
Supported by:
the Natural Science Foundation of Qinghai Province, China(2019-ZJ-944Q);the Project of the Key Laboratory of Phytochemistry on Qinghai-Tibet Plateau, Qinghai Province, China, the Project of the Engineering and Technology Research Center for the Creation of Modern Tibetan Medicine, Qinghai Province, China, and the Project of the Innovation Team for Conservation and High-Value Utilization of Medicinal Herb Resources, Qinghai Province, China(2021XJPI02)

摘要/Abstract

摘要：

以葡萄糖、乙二胺、浓盐酸和浓磷酸作为反应前体, 采用一步水热法合成了一种蓝绿色的荧光碳点NPCl-CDs, 并以此构建了NPCl-CDs/Fe ³⁺荧光探针用于实际样品中 L-半胱氨酸( L-Cys)的定量检测. 实验结果表明, 在NPCl-CDs中加入Fe ³⁺可使NPCl-CDs的荧光猝灭, 当向 NPCl-CDs/Fe ³⁺猝灭体系中引入 L-Cys时, 体系的荧光强度得以恢复. 由此构建了一种用于 L-Cys定量检测的新型“开-关-开”NPCl-CDs/Fe ³⁺- L-Cys 荧光传感系统. 该方法在5.8~60.0 µmol/L 浓度范围内呈现较宽的线性区域, 检出限为0.052 µmol/L. 该荧光传感系统对 L-Cys表现出良好的选择性, 对实际样品中 L-Cys的检测具有潜在的应用价值.

关键词: NPCl-CDs, Fe ³⁺, L-半胱氨酸, 荧光传感

Abstract:

In this work， a blue-green NPCl-CDs was synthesized by one-step hydrothermal method using glucose， ethylenediamine， concentrated hydrochloric acid and concentrated phosphoric acid as reaction precursors. Then NPCl-CDs/Fe ³⁺ fluorescent probe was constructed for the quantitative detection of L-Cys in actual samples. The fluorescence intensity of NPCl-CDs could be quenched after addition of Fe ³⁺. The fluorescence intensity of the NPCl-CDs/Fe ³⁺system was restored when L-Cys was introduced into the system. Therefore， a novel "on-off-on" NPCl-CDs/Fe ³⁺- L-Cys fluorescence sensing system for L-Cys quantitative detection was constructed. This experiment showed a wide linear region in the concentration range of 5.8—60.0 µmol/L with a detection limit of 0.052 µmol/L. The results indicated that the fluorescence sensing system had good selectivity， sensitivity and potential application value for the detection of L-Cys in real samples.

Key words: NPCl-CDs, Fe ³⁺, L-Cysteine, Fluorescence sensing

中图分类号:

O657

TrendMD:

徐小花, 王莉, 林鹏程, 马天锋, 石琳, 王欢, 芦永昌. NPCl -CDs/Fe ³⁺荧光探针的制备及对 L-Cys的传感检测. 高等学校化学学报, 2024, 45(9): 20240251.

XU Xiaohua, WANG Li, LIN Pengcheng, MA Tianfeng, SHI Lin, WANG Huan, LU Yongchang. Preparation of NPCl-CDs/Fe ³⁺ Fluorescent Probe and the Detection for L -Cys. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(9): 20240251.

图/表 13

Fig.1 TEM(A), HRTEM(B) images, particle size distribution(C) and zeta potential distribution(D) of NPCl⁃CDs

Fig.2 FTIR spectrum of NPCl⁃CDs

Fig.3 XPS spectrum of NPCl⁃CDs(A), HRXPS spectra of C1s (B), O1s (C), N1s (D), P2p (E) and Cl2p (F)

Fig.4 UV⁃Vis absorption( a) and maximum emission( b) spectra of NPCl⁃CDs(A), CIE color coordinates of the NPCl⁃CDs(B), fluorescence emission spectra of NPCl⁃CDs under different excitation wavelengths(C), and normalized fluorescence spectra of NPCl⁃CDs(D)（A） Inset： photographs of NPCl-CDs solution under visible light（left） and 365 nm UV light（right）.

Fig.5 Fluorescence intensity of the NPCl⁃CDs under varying concentrations of KCl solutions(A), irradiation time using xenon lamps(B) and storage time(C)

Fig.6 Buffer solution type(A) and pH(B) optimization

Fig.7 Optimization of fluorescence(A) and UV(B) on concentration of NPCl⁃CDs

Fig.8 Optimization of reaction time between NPCl⁃CDs and Fe 3+(A) and reaction time between NPCl⁃CDs⁃Fe 3+ system and L⁃Cys(B)

Fig.9 Fluorescence response of NPCl⁃CDs in the presence of different ions(A), fluorescence spectra of NPCl⁃CDs after the addition of different concentrations of Fe 3+(5—50 µmol/L)(B), and construction of linear relationship of NPCl⁃CDs/Fe 3+ system(C)

Fig.10 Fluorescence response of NPCl⁃CDs/Fe 3+ in the presence of different amino acids(A), fluorescence spectra of NPCl⁃CDs/Fe 3+ after the addition of different concentrations of Cys(5.8—60 μmol/L)(B), and construction of linear relationships for the NPCl⁃CDs/Fe 3+⁃ L⁃Cys system(C)

Table 1 Comparison of different fluorescent probes for the detection of biothiols

Fluorescent probe	Line range/（μmol·L ^‒1）	LOD/（μmol·L ^‒1）	Ref.
AuNCs@ZIF⁃8	1—10	0.15	［ 4］
AuNCs/AuNPs	1.5—35	1.4	［ 32］
AuNCs	0.2—60	80	［ 33］
CDs	2—20	0.29	［ 34］
CeO₂/CoO	5—10	3.71	［ 35］
NPCl⁃CDs/Fe ³⁺	5.8—60	0.052	This work

Fig.11 Fluorescence spectra(A) and UV⁃Vis absorption spectra(B) of NPCl⁃CDs before and after addition of Fe 3+ and L⁃Cys, and time⁃resolved fluorescence spectra of NPCl⁃CDs and NPCl⁃CDs/Fe 3+(C)

Table 2 Detection of L-Cys in actual samples

Sample	Added/（μmol·L ^‒1）	Found ^*/（μmol·L ^‒1）	Recovery（%）	RSD ^*（ n=3）
Duck blood	0	6.12	—	—
	10	15.94	98.20	0.64
	20	25.97	99.25	1.27
	30	36.19	100.23	0.66
Serum	0	6.27	—	—
	10	16.04	97.70	1.04
	20	25.96	98.45	1.35
	30	36.23	99.87	0.68

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NPCl -CDs/Fe ³⁺荧光探针的制备及对 L-Cys的传感检测

Preparation of NPCl-CDs/Fe ³⁺ Fluorescent Probe and the Detection for L -Cys

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