谷胱甘肽包覆的碲化鎘量子點(diǎn)熒光探針?lè)焖贉y(cè)定多巴胺

王 歡，李 芳，陳曉英，余思瑩，周李佑，郎金曉，程陽(yáng)穎

（臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)藥化工學(xué)院， 浙江 臺(tái)州 318000）

分析測(cè)試

谷胱甘肽包覆的碲化鎘量子點(diǎn)熒光探針?lè)焖贉y(cè)定多巴胺

王 歡，李 芳，陳曉英，余思瑩，周李佑，郎金曉，程陽(yáng)穎

（臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)藥化工學(xué)院， 浙江 臺(tái)州 318000）

利用多巴胺(DA)對(duì)谷胱甘肽包覆的碲化鎘量子點(diǎn)熒光的猝滅作用，建立了快速測(cè)定多巴胺的熒光探針?lè)治龇?。?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在Tris-HCl(pH=7.0)溶液中，多巴胺濃度在0.06～2.1 μmol/L范圍內(nèi)，碲化鎘量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的猝滅值(ΔF)與多巴胺的濃度呈線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性方程ΔF= 165.43cDA+ 9.57，相關(guān)系數(shù)(r)0.998 6，方法檢出限0.03 μmol/L。將本方法應(yīng)用于樣品中DA的分析，RSD為4.2%，DA的加標(biāo)回收率為95.2%～104.8%。

熒光探針；多巴胺；谷胱甘肽；碲化鎘量子點(diǎn)；熒光猝滅

多巴胺(Dopamine, DA)是一種神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)，在人體中的含量多少，會(huì)直接影響腦部的精神和情緒活動(dòng)[1]，DA的缺失是帕金森綜合癥的重要誘因之一[2]。因此，建立快速、準(zhǔn)確測(cè)定DA的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)人類(lèi)健康有著非常重要的作用。目前，多巴胺的檢測(cè)方法主要有分光光度法[3-5]，流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法[6]，近紅外熒光傳感法[7]、電化學(xué)分析法[8-10]和熒光光度法[11]等。

熒光量子點(diǎn)(quantum dots, QDs)的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，使QDs具有了獨(dú)特的光學(xué)、光化學(xué)和催化等性質(zhì)[12]，在分析檢測(cè)方面已有了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于不同的目標(biāo)物，當(dāng)QDs的表面化學(xué)態(tài)結(jié)構(gòu)不同時(shí)，會(huì)使QDs引起不同的光學(xué)或光化學(xué)性質(zhì)的變化，以此來(lái)建立不同的熒光傳感技術(shù)。由于還原型谷胱甘肽(GSH)與DA之間存在較強(qiáng)的作用[13]，因此，本文基于DA與作為QDs表面穩(wěn)定劑的GSH的相互作用，利用DA對(duì)GSH包覆的CdTe QDs (CdTe-GSH QDs)熒光的猝滅效應(yīng)，建立了一種快速檢測(cè)樣品中DA的新方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

Cary Eclipse 熒光分光光譜儀(Varian)；Elix-5+ Milli-QG 超純水系統(tǒng)(Millipore)；DELTA 320 pH計(jì)(梅特勒-特利多儀器(上海)有限公司，配LE438 pH電極)。

CdCl2·2.5H2O、檸檬酸鈉、亞碲酸鈉、硼氫化鈉、GSH、鹽酸多巴胺及其它試劑均為分析純(購(gòu)自Aladdin)；鹽酸多巴胺注射液(武漢遠(yuǎn)大制藥集團(tuán)，批號(hào)：101223)；0.1 mol/L的 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、抗壞血酸(Vc)、葡萄糖(Glucose)、L-半胱氨酸(L-Cys)、L-組氨酸(L-His)及尿素(Urea)等標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用時(shí)稀釋成所需的濃度；水為超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取50 μL CdTe-GSH QDs于10 mL比色管中，加Tris-HCl緩沖溶液(pH = 7.0)1.0 mL，用純水定容至10 mL，搖勻后，移取3.0 mL于比色皿中，在λex/λem= 340/567 nm (激發(fā)/發(fā)射狹縫分別為5/10 nm)條件下，測(cè)定溶液的熒光強(qiáng)度。加入不同濃度的DA后，搖勻并靜置10 min，測(cè)定熒光猝滅值(Δ F)，對(duì)數(shù)據(jù)做線(xiàn)性回歸。相同條件下加入樣品溶液，測(cè)定ΔF，根據(jù)線(xiàn)性方程計(jì)算樣品溶液中的DA濃度，同時(shí)做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 CdTe-GSH QDs的合成

參照文獻(xiàn)[14]并調(diào)整Cd、Te和GSH的比例。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.48 mmol GSH和0.2 g檸檬酸鈉于三口燒瓶中，加水溶解后，再加入 0.40 mmol CdCl2，攪拌下通Ar氣保護(hù)30 min。依次用注射器向體系中快速注入0.08 mmol Na2TeO3和0.1 g NaHB4溶液，加熱至回流反應(yīng)2.5 h后自然冷卻至室溫備用。使用前用無(wú)水乙醇提純后重新溶于超純水中。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)CdTe-GSH QDs熒光強(qiáng)度影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法，考察了DA加入1～30 min后，CdTe-GSH QDs熒光強(qiáng)度的變化。結(jié)果表明，在5～20 min內(nèi)，CdTe-GSH QDs熒光強(qiáng)度基本平穩(wěn)。因此，實(shí)驗(yàn)在DA加入5 min后進(jìn)行測(cè)定。

2.3 溶液酸度的影響

按實(shí)驗(yàn)方法操作，進(jìn)一步測(cè)定了溶液pH值在6.0～8.5范圍內(nèi)變化時(shí)，DA加入后CdTe-GSH QDs熒光強(qiáng)度的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，pH=7.0時(shí)，DA對(duì)CdTe-GSH QDs熒光猝滅值最大。實(shí)驗(yàn)選定用pH=7.0的Tris-HCl緩沖溶液來(lái)控制溶液酸度。

2.4 DA對(duì)CdTe-GSH QDs熒光猝滅規(guī)律

從圖1可看出，在0.1～2.1 μmol/L的濃度范圍內(nèi)，當(dāng)向CdTe-GSH QDs溶液中加入不同濃度的DA時(shí)，隨著DA濃度的增加，CdTe-GSH QDs的熒光發(fā)射強(qiáng)度呈現(xiàn)規(guī)律性降低，從其中的插圖可看出，ΔF隨DA的濃度增加呈線(xiàn)性增加。

圖1 DA對(duì)CdTe-GSH QDs熒光猝滅規(guī)律Fig.1 The effect of DA on fluorescence quenching of CdTe-GSH QDs

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)與檢出限

按實(shí)驗(yàn)方法配制CdTe-GSH QDs溶液，加入不同體積1.0×10-4mol/L的DA溶液，并測(cè)定相應(yīng)的ΔF，回歸后的線(xiàn)性方程為ΔF = 165.43cDA+ 9.57，相關(guān)系數(shù)(r)為0.998 6，方法檢出限為0.03 μmol/L，DA的線(xiàn)性范圍為0.06～2.1 μmol/L。

2.6 共存物質(zhì)的干擾

根據(jù)樣品中可能存在的共存物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)考察了共存物質(zhì)對(duì)DA測(cè)定的干擾上限。結(jié)果表明，DA濃度為0.1 μmol/L，測(cè)量誤差±5%的變動(dòng)范圍內(nèi)，各共存物在濃度(μmol/L)為K(20.0)、Ca(100.0)、Na(100.0)、Mg(10.0)、L-Cys(10.0)、L-His(200.0)、Glucose(100.0)、Urea(100.0)及Vc(20.0)存在時(shí)，對(duì)DA的測(cè)定基本沒(méi)有影響。

2.7 樣品測(cè)定

取1支鹽酸多巴胺注射液(20 mg/2 mL)，配制成DA含量約10-4mol/L的樣品溶液。按實(shí)驗(yàn)方法操作，測(cè)定3.0 μL 含DA的樣品溶液加入后，CdTe-GSH QDs的熒光強(qiáng)度猝滅值。根據(jù)線(xiàn)性方程計(jì)算溶液中的DA含量，并做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果列于表1。由表1可看出，樣品溶液的加標(biāo)回收率在95.2%～104.8%之間，說(shuō)明本方法具有較高的準(zhǔn)確度。

表1 注射液樣品中DA的測(cè)定結(jié)果Table 1 Analytical results of DA in injection samples

3 結(jié)束語(yǔ)

基于DA與GSH之間的相互作用，利用DA對(duì)CdTe-GSH QDs熒光的猝滅現(xiàn)象，通過(guò)研究CdTe-GSH QDs猝滅時(shí)間、溶液酸度變化和共存物質(zhì)的影響，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件，建立了CdTe-GSH QDs熒光探針快速測(cè)定DA的新方法。本方法用于注射液樣品溶液中DA的測(cè)定，操作簡(jiǎn)便速度快，檢出限達(dá)到30.0 nmol/L，常規(guī)共存物質(zhì)基本不干擾測(cè)定，方法具有較好的選擇性和較高的準(zhǔn)確度。

［1］Takahiro Ozaki. Comparative effects of dopamine D1and D2receptor antagonists on nerve growth factor protein induction[J]. European Journal of Pharmacology, 2000,402:39-44.

［2］Lotharius J., Brundin P. Pathogenesis of Parkinson’s disease: dopamine, vesicles and alpha-synuclein[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2002, 3:932-942.

［3］潘自紅,賀國(guó)旭,胡小明,等. 分光光度法測(cè)定鹽酸多巴胺的含量[J].分析試驗(yàn)室,2011,30(11):89-91.

［4］陳亞紅,田豐收,曹麗娟. 酶催化動(dòng)力學(xué)光度法測(cè)定鹽酸多巴胺[J].藥物分析雜志,2010,30(2):314-316.

［5］馮娟娟, 趙祎曼, 王海燕. 納米銀比色法檢測(cè)多巴胺[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2015,36(7):1269-1274.

［6］馬新顏，張萍萍．流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光測(cè)定血漿中的多巴胺[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2012,29(6):3875-3878.

［7］ Jin-long Chen, Xiu-ping Yan, Kang Meng,et al. Graphene oxide based photoinduced charge transfer label-free near-infrared fluorescent biosensor for dopamine[J].Analytical Chemistry, 2011, 83:8787-8793.

［8］劉偉祿，李聰，唐柳，等. 石墨烯-聚苯乙烯磺酸鹽-鉑復(fù)合物的制備及在多巴胺檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 分析化學(xué)，2013,41(5):714-718.

［9］劉軍山，肖慶龍，葛丹，等. 一種用于多巴胺實(shí)時(shí)檢測(cè)的集成微電極的微流控芯片[J].分析化學(xué)，2015,43(7)：977-982.

［10］Ming-sheng Hsu, Yu-liang Chen, Chi-young Lee,et al.Gold nanostructures on flexible substrates as electrochemical dopamine sensors[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2012, 4:5570-5575.

［11］陳志兵，陳玉，徐基貴，等. 功能性CdTe量子點(diǎn)熒光增敏法測(cè)定鹽酸多巴胺[J]. 分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2010,29(12):5-7.

［12］Resch-Genger U., Grabolle M., Cavaliere-Jaricot S., et al. Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels[J]. Nature Methods, 2008, 5(9):763-775.

［13］Zhi-dong Zhou, Tit-meng Lim. Glutathione conjugates with dopamine-derived quinones to form reactive or non-reactive glutathione-conjugates [J]. Neurochemical Research, 2010,35: 1805-1818.

［14］Hai-feng Bao, Er-kang Wang, Shao-jun Dong. One-pot synthesis of CdTe nanocrystals and shape control of luminescent CdTe-cystine nanocomposites [J]. Small, 2006, 2(4):476-480.

圖5 環(huán)境溫度為0 ℃時(shí)上部泄漏CH4濃度分布圖Fig.5 CH4Concentration distribution in upper leakage when the environment temperature is 0 ℃

圖6 環(huán)境溫度為15 ℃時(shí)上部泄漏CH4濃度分布圖Fig.6 CH4Concentration distribution in upper leakage when the environment temperature is 15 ℃

圖7 環(huán)境溫度為30 ℃時(shí)上部泄漏CH4濃度分布圖Fig.7 CH4Concentration distribution in upper leakage when the environment temperature is 30 ℃

3 結(jié) 論

改變泄漏孔徑可以發(fā)現(xiàn)，天然氣危險(xiǎn)區(qū)域隨著泄漏孔徑的增加而變大，并且當(dāng)泄漏管段兩端閥門(mén)關(guān)閉以后，泄漏孔徑越大，泄漏時(shí)間越短，關(guān)閉泄漏管段兩端閥門(mén)以后，氣體擴(kuò)散危害范圍逐漸變小；改變環(huán)境溫度時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度升高，天然氣在空氣中擴(kuò)散的高度增加，在地面處危險(xiǎn)區(qū)域也增加。

參考文獻(xiàn)：

［1］馮慶善,陳健峰,艾慕陽(yáng),等.管道完整性管理在應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害中的應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào), 2010,31（1）: 139-143．

［2］趙新好,姚安林,史爽,等.基于熵權(quán)屬性識(shí)別理論的管道第三方破壞可能性研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2011,21（4）:71-77．

［3］霍春勇,董玉華,余大濤,等.長(zhǎng)輸管線(xiàn)氣體泄漏率的計(jì)算方法研究[J].石油學(xué)報(bào),2004,25（1）: 101-105．

［4］Rae M, Lee J H. Acoustic emission technique for pipeline leak detection[J]. Key Engineering Materials, 2000, 186(4): 555-892．

［5］朱紅鈞,林元華,謝龍漢.FLUENT流體分析及仿真實(shí)用教程[M].北京:人民郵電出版社,2010．

［6］劉勇峰,吳明,趙玲,等.城市天然氣管道泄漏數(shù)值模擬[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2012,38（8）: 51-53．

［7］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50028-2006城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].2006-7-12．

［8］李朝陽(yáng)，馬貴陽(yáng)，劉亮.埋地輸油管道泄漏油品擴(kuò)散模擬[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30（9）：674-676．

［9］潘陽(yáng)，許國(guó)良，中山顕，等.計(jì)算傳熱學(xué)理論及其在擴(kuò)孔介質(zhì)中的應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2011．

［10］Helena Montiel, Juan A. V′?lchez. Mathematical modeling of accidental gas releases [J]. Journal of Hazardous Materials 1998( 59)： 211–233．

［11］張舜德,高文元,王現(xiàn)青,等.風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速特性的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2010,8:150-151．

［12］李柯. 天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏工況數(shù)值模擬[J/OL]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014（01）：20-27．

Rapid Determination of Dopamine With the Glutathione-coated CdTe Quantum Dots as a Fluorescent Probe

WANG Huan, LI Fang, CHEN Xiao-ying, YU Si-ying, ZHOU Li-you, LANG Jin-xiao, CHENG Yang-ying
(School of Pharmaceutical and Chemical Engineering, Taizhou University, Zhejiang Taizhou 318000, China)

A new fluorescent probe analysis method for determination of dopamine (DA) was developed based on fluorescent quenching function of DA for glutathione-coated CdTe quantum dots. Experimental results show that a good linear relationship between the fluorescent intensity quenching (ΔF) and the concentration of DA can be obtained in the range of 0.06～2.1 μmol/L in the buffer solution of Tris-HCl(pH=7.0). The calibration equation is ΔF= 165.43cDA+ 9.57,with a correlation coefficient(r) 0.998 6 and a detection limit 0.03 μmol/L respectively. The method can be applied to detect DA in injection samples with 4.2% RSD and 95.2%～104.8% addition standard recovery.

Fluorescent probe; Dopamine; Glutathione; CdTe quantum dots; Fluorescence quenching

O 657.39

： A

： 1671-0460（2015）10-2497-03

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào): 201410350017；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(新苗人才計(jì)劃)項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：2013R428020；臺(tái)州市科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：131KY08；浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：2015C33224。

2015-09-08

王歡(1991-)，女，湖北黃岡人，研究方向：制藥工程專(zhuān)業(yè)。E-mail：1428064232@qq.com。

李芳(1963-)，女，副教授，研究方向：納米材料的合成與分析應(yīng)用。E-mail：739946380@qq.com。