基于细胞衍生荧光碳点的葡萄糖比色及荧光测定

doi:10.7503/cjcu20240386

高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6): 20240386.doi: 10.7503/cjcu20240386

基于细胞衍生荧光碳点的葡萄糖比色及荧光测定

刘瀛琪¹, 王叶梅¹, 蒋恺¹, 郑芬芬¹(), 朱俊杰²()

^1.江苏科技大学环境与化学工程学院, 镇江 212003
^2.南京大学化学化工学院, 生命分析化学国家重点实验室，南京 210023

收稿日期:2024-08-15 出版日期:2025-06-10 发布日期:2024-09-20
通讯作者: 郑芬芬,朱俊杰 E-mail:zhengfenfen@just.edu.cn;jjzhu@nju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21804059);江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX23_3898)

Colorimetric and Fluorescence Determination of Glucose Based on Cell-derived Fluorescent Carbon Dots

LIU Yingqi¹, WANG Yemei¹, JIANG Kai¹, ZHENG Fenfen¹(), ZHU Junjie²()

^1.School of Environmental & Chemical Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212003，China
^2.State Key Laboratory of Analytical for Life Science，School of Chemistry and Chemical Engineering，Nanjing University，Nanjing 210023，China

Received:2024-08-15 Online:2025-06-10 Published:2024-09-20
Contact: ZHENG Fenfen, ZHU Junjie E-mail:zhengfenfen@just.edu.cn;jjzhu@nju.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21804059);the Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province, China(KYCX23_3898)

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摘要/Abstract

摘要：

以肿瘤细胞为原料, 通过一步水热法合成了细胞衍生荧光碳点(CDs). 研究结果表明, 该CDs具有优异的类过氧化物酶催化活性, 能够催化过氧化氢反应生成羟基自由基. 基于此, 利用葡萄糖氧化产生的过氧化氢及CDs的类过氧化物酶性能氧化对苯二胺(p-Phenylenediamine, PPD)底物生成氧化产物PPDox[2,5-Diamino- N,N′-di-(4-aminophenyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-diimine]. 并通过PPDox对荧光CDs的内滤效应, 实现了葡萄糖的比色与荧光双模式检测. 比色法与荧光法检测葡萄糖的检出限分别为41和13 µmol/L. 反应过程中, CDs具备双重功能, 既可作为类过氧化物酶催化过氧化氢产生羟基自由基用于氧化PPD, 又可作为荧光指示剂, 通过内滤效应指示葡萄糖的浓度变化.

关键词: 细胞衍生荧光碳点, 类过氧化物酶, 葡萄糖探针

Abstract:

Cell derived fluorescent carbon points（CDs） were synthesized via one step hydrothermal method. It is found that the CDs have excellent peroxide-like catalytic activity， which can catalyze the hydrogen peroxide to produce hydroxyl radical. Based on this， the hydrogen peroxide produced by glucose oxidation and CDs could consecutively oxidize p-phenylenediamine（PPD） to produce PPDox［2，5-Diamino-N，N′-di-（4-aminophenyl）-2，5-cyclohexadiene-1，4-diimine］. By virtue of the inner filer effect of PPDox on CDs， a dual-mode colorimetric and fluorescent detection of glucose was establised. The limit of detection of the present assay are 41 µmol/L and 13 µmol/L for the colorimetric method and the fluorescence method， respectively. In this work， CDs can not only be used as a peroxide-like enzyme to catalyze hydrogen peroxide to produce hydroxyl radical for PPD oxidation， but also be used as a fluorescent indicator to indicate the change of glucose concentration through the internal filtration effect.

Key words: Cell derived fluorescent carbon dots, Peroxide-like, Glucose probe

中图分类号:

O657

TrendMD:

刘瀛琪, 王叶梅, 蒋恺, 郑芬芬, 朱俊杰. 基于细胞衍生荧光碳点的葡萄糖比色及荧光测定. 高等学校化学学报, 2025, 46(6): 20240386.

LIU Yingqi, WANG Yemei, JIANG Kai, ZHENG Fenfen, ZHU Junjie. Colorimetric and Fluorescence Determination of Glucose Based on Cell-derived Fluorescent Carbon Dots. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(6): 20240386.

图/表 7

Fig.1 TEM image(A), size distribution(B), FTIR spectrum Eb(C) and XPS survey spectrum(D) of CDs

Fig.2 Fluorescence emission spectra of CDs at different excitation wavelengths

Fig.3 UV⁃Vis absorption spectra of PPD after adding different concentrations of H2O2(A), absorbance at 500 nm of PBS solution(pH=6.6) containing PPD with different concentrations of H2O2(B), Michaelis⁃Menten kinetics plot on (B) for CDs(C), and Lineweaver⁃Burk plot for CDs(D)

Fig.4 UV⁃Vis absorption and fluorescence emission spectraof CDs and PPD with different substrates

Fig.5 UV⁃Vis absorption spectra of different concentrations of H2O2(A), the linear relationship between UV⁃Vis absorbance and H2O2 concentration at 500 nm(B), the fluorescence spectrum of different concentrations of H2O2(C) and the fluorescence change with increasing H2O2 concentration at 500 nm(D)cH2O2/（μmol‧L‒1）：（A） 20， 50， 80， 200， 250， 400， 600， 700， 800， 900；（C） 0， 30， 40， 80， 100， 200， 500， 600， 700， 800， 1000.

Fig.6 UV⁃Vis absorption spectra of different concentrations of glucose(A), a linear plot of UV⁃Vis absorbance at 500 nm as glucose concentration increases(B), the fluorescence spectra of different concentrations of glucose(C) and the fluorescence change at 500 nm with increasing glucose concentration(D)cglucose/（μmol‧L ‒1）：（A） 0， 1， 5， 10， 40， 60， 70， 80， 120， 140， 180， 300， 500， 700， 1000， 1500；（C） 0， 50， 80， 120， 160， 350， 400， 450， 500.

Fig.7 UV⁃Vis absorption spectra(A) and fluorescence spectra(B) of different substancesa. Blank； b. Fe3+； c. Mg2+； d. K+； e. Na+； f. Ca2+； g. Clycine； h. BSA； i. Galactose； j. ACP； k. Fructose； l. Sucrose； m. L-Cys； n. Glucose.

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Colorimetric and Fluorescence Determination of Glucose Based on Cell-derived Fluorescent Carbon Dots

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