一种硫色素/铜纳米簇荧光探针的制备方法及其应用

1.本发明涉及荧光探针领域，具体涉及一种硫色素/铜纳米簇荧光探针的制备方法及其应用。


背景技术：

2.近十年来，许多荧光材料被发展出来，如金属纳米团簇（mncs）、量子点（qds）和有机探针。硫色素（tc）是一种有机探针，也被称为维生素b1（vb1）的荧光氧化产物，由硫胺素（th）在碱性和氧化条件下产生。th是一种非常有吸引力的荧光底物，具有低成本和易于，具有较强的蓝色发射。跨国公司是由10到几百个原子聚集而成的，其核心尺寸通常在5 nm左右。常见的跨国公司是金纳米团簇（auncs）、银纳米团簇（agncs）、cuncs及其合金纳米团簇。cuncs因其高灵敏度、低成本、易于制备、荧光稳定性强，被广泛应用于金属离子和小生物分子的检测。chen和同事制作了橙色发射二氢脂质cuncs，用于高灵敏度/选择性检测过氧化氢。我们的研究小组通过ce3+增强的aie现象在cuncs上构建了一个高效的荧光平台，用于过氧化氢、葡萄糖和对硝基苯酚的敏感检测。
3.威百亩，又称甲基二硫代氨基甲酸钠，是一种杀虫剂，主要用于种植作物前控制土壤中的病原体。由于威百亩成本低、效果显著，近年来其产量显著增加，并广泛应用于农业生产。虽然毒性较低，但在许多国家仍有许多威百亩中毒事件，在低浓度下危害人的呼吸道、眼睛和神经。在极端情况下，如果孕妇错误服用威百亩，胎儿出生时就有身体缺陷或导致胎儿死亡。威百亩的中毒症状包括眼睛刺激、视力模糊、呼吸困难、烧伤、恶心和腹泻。这些症状伴有许多神经毒性缺陷，如焦虑、抑郁、记忆丧失、运动活动减少和疼痛。一些国家已经禁止使用威百亩，比如2018年法国颁布的禁止法。因此，开发快速、敏感和稳健的威百亩定量方法至关重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种硫色素/铜纳米簇荧光探针的制备方法及其应用，具体为在食品检测的高效处理方面得的应用；本发明所采取的技术方案如下：一种硫色素/铜纳米簇荧光探针制备方法，包括以下步骤：s1. 硫色素蓝色荧光碳点的制备：以硫胺素前驱体，通过过氧化氢溶液氧化，通过加热反应，得到产物，离心纯化，得到硫色素蓝色荧光碳点；s2. 铜纳米簇的制备：以硝酸铜为基础，还原型谷胱甘肽为还原剂和封端剂，通过冰水浴，得到产物；s3. 将硫色素和铜纳米簇混合，得到蓝/红发射双探针（即硫色素/铜纳米簇荧光探针）。
5.上述过程的具体制备步骤为：s1.称量硫胺素，溶解于超纯水中，然后加入过氧化氢溶液中，25℃-35 ℃搅拌，然
后滴加氢氧化钠溶液，调整溶液ph至8.0，继续搅拌；最后，以5000 rpm离心8-12 min，冻干上清液，收集得到合成的硫色素粉末（硫色素蓝色荧光碳点）；s2. 将谷胱甘肽（gsh）溶解在冰水中，cu（no3）2·
3h2o溶解在水中；然后将cu（no3）2·
3h2o溶液引入到谷胱甘肽溶液中，以涡旋振荡一段时间后，滴加氢氧化钠溶液，使乳白色溶液逐渐变成淡黄色；最后将所得到的gsh-cuncs溶液被冻干并研磨；s3. 将s1得到的硫色素和s2得到的铜纳米簇按照一定比列混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。
6.应用上述的硫色素/铜纳米簇荧光探针用于食品基质中的威百亩检测也落入本发明的保护范围。
7.还提供一种通过手机等移动终端进行威百亩检测的方法，具体为：采用上述的硫色素/铜纳米簇荧光探针进行威百亩检测并分析，其分析步骤包括图像采集、信号检测和定量分析；分析步骤具体实现方式为：采集硫色素/铜纳米簇荧光探针与不同浓度威百亩反应后的显色图像，通过检测图像的r-红色值、g-绿色值和b-蓝色值并对其进行归一化，构建其中任一项或二项之间的比值与威百亩浓度的线性关系，在使用时通过分析图像中任一项或二项之间的比值来对威百亩进行快速检测和现场定量；例如：选择r与b的比值（r/b）来构建与威百亩浓度的线性关系： r/b值与威百亩浓度之间得到了令人满意的线性相关性（y=2.49x+0.99），r2为0.9752；线性范围为1~200μm，lod为0.3 μm。那么，可通过智能手机扫描检测采集的图像对威百亩进行快速检测和现场定量。
8.本发明的有益效果如下：本发明提供一种硫色素/铜纳米簇荧光探针的制备方法，该方法制备得到的硫色素/铜纳米簇荧光探针不仅可以检测食品中的威百亩农药，还可以通过智能设备进行可视化信号的简便检测。
附图说明
9.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
10.图1为一种硫色素/铜纳米簇荧光探针检测流程图；图2为硫色素和硫胺素傅里叶红外光谱图；图3为还原性谷胱甘肽和铜纳米簇傅里叶红外光谱图；图4为铜纳米簇x射线光电子能谱分析图；图5为硫色素荧光激发发射荧光光谱图；图6为铜纳米簇荧光激发发射荧光光谱图；图7为硫色素和铜纳米簇相互作用荧光光谱图；图8为一种硫色素/铜纳米簇荧光探针检测威百亩荧光光谱图；图9为一种硫色素/铜纳米簇荧光探针检测威百亩手机可视化原理示意图。
具体实施方式
11.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
12.实施例1准确地称量10 mg硫胺素，溶解于20 ml超纯水中，然后加入5 ml过氧化氢溶液（10
µ
m）中，30 ℃搅拌30 min。然后滴加氢氧化钠溶液，调整溶液ph至8.0，继续搅拌3h。最后，以5000 rpm离心10 min，冻干上清液，收集合成的tc粉末；准确称重0.41 g gsh，溶解在0℃的40 ml超纯水中，0.0241gcu（no3）2·
3h2o溶解在1 ml水中。然后，将cu（no3）2·
3h2o溶液引入到gsh溶液中，以涡旋振荡1 min。随后，滴加50
µ
m氢氧化钠溶液，使乳白色溶液逐渐变成淡黄色。所得到的gsh-cuncs溶液被冻干并研磨使用。
13.将硫色素和铜纳米簇按照1/4比列混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。
14.实施例 2准确地称量15mg硫胺素，溶解于20 ml超纯水中，然后加入5 ml过氧化氢溶液（10
µ
m）中，25 ℃搅拌30 min。然后滴加氢氧化钠溶液，调整溶液ph至8.0，继续搅拌3.5h。最后，以5000 rpm离心10 min，冻干上清液，收集合成的tc粉末；准确称重0.5 g gsh，溶解在0℃的40 ml超纯水中，0.0241gcu（no3）2·
3h2o溶解在1 ml水中。然后，将cu（no3）2·
3h2o溶液引入到gsh溶液中，以涡旋振荡1 min。随后，滴加50
µ
m氢氧化钠溶液，使乳白色溶液逐渐变成淡黄色。所得到的gsh-cuncs溶液被冻干并研磨使用。
15.将硫色素和铜纳米簇按照1/4比列混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。
16.实施例3准确地称量32 mg硫胺素，溶解于20 ml超纯水中，然后加入5 ml过氧化氢溶液（10
µ
m）中，30 ℃搅拌30 min。然后滴加氢氧化钠溶液，调整溶液ph至8.0，继续搅拌3h。最后，以5000 rpm离心10 min，冻干上清液，收集合成的tc粉末；准确称重0.41 g gsh，溶解在0℃的40 ml超纯水中，0.0241gcu（no3）2·
3h2o溶解在1 ml水中。然后，将cu（no3）2·
3h2o溶液引入到gsh溶液中，以涡旋振荡1 min。随后，滴加50
µ
m氢氧化钠溶液，使乳白色溶液逐渐变成淡黄色。所得到的gsh-cuncs溶液被冻干并研磨使用。
17.将硫色素和铜纳米簇按照1/4比列混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。
18.实施例4准确地称量40 mg硫胺素，溶解于20 ml超纯水中，然后加入5 ml过氧化氢溶液（10
µ
m）中，30 ℃搅拌30 min。然后滴加氢氧化钠溶液，调整溶液ph至8.0，继续搅拌3h。最后，以5000 rpm离心10 min，冻干上清液，收集合成的tc粉末；准确称重0.41 g gsh，溶解在0℃的40 ml超纯水中，0.0241gcu（no3）2 3h2o溶解在1 ml水中。然后，将cu（no3）2·
3h2o溶液引入到gsh溶液中，以涡旋振荡1 min。随后，滴加50
µ
m氢氧化钠溶液，使乳白色溶液逐渐变成淡黄色。所得到的gsh-cuncs溶液被冻干并研磨使用。
19.将硫色素和铜纳米簇按照1/4比列混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。
20.应用例1为了评价所构建的荧光探针的真实可行性，我们在当地市场或超市采集的黄瓜样品中检测了威百亩的残留物。在3个黄瓜样品中均未检测到威百亩，说明威百亩的残留量均低于lod（60 nm）。在三个强化水平（1.0、20和100 μm）中，威百亩的获得性回收率分别为80.82%~107.49%，相对标准差（rsds）《为4.85%。因此，我们认为所构建的荧光探针可以为复杂食品基质中的威百亩检测提供令人满意的回收率、较高的准确性和重复性。
21.应用例2基于智能手机的检测设备，基于智能手机的比率荧光传感平台需要这三个步骤，包括图像采集、信号检测和定量分析。硫色素/铜纳米簇荧光探针与威百亩反应后，肉眼可以观察到365nm紫外灯下的荧光，随着威百亩浓度的增加，荧光系统逐渐由红色变为蓝色。首先，我们测试了通过智能手机获取的图像的灰度值，发现它们与威百亩浓度的变化关系较差，导致比色变化的视觉检测不可行。通过检查图像的r(红色）、g（绿色）和b（蓝色）值并对其进行归一化，我们选择r与b的比值（r/b）来构建威百亩浓度与图像的线性关系。经试验，r/b值与威百亩浓度之间得到了令人满意的线性相关性（y=2.49x+0.99），r2为0.9752（图9）。线性范围为1~200μm，lod为0.3 μm。这些结果表明，硫色素/铜纳米簇荧光探针与威百亩反应后，通过智能手机对其显色图像的r(红色）、g（绿色）和b（蓝色）值分析以对威百亩进行快速检测和现场定量是可行的方案。
22.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种硫色素/铜纳米簇荧光探针制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1. 硫色素蓝色荧光碳点的制备：以硫胺素前驱体，通过过氧化氢溶液氧化，通过加热反应，得到产物，离心纯化，得到硫色素蓝色荧光碳点；s2. 铜纳米簇的制备：以硝酸铜为基础，还原型谷胱甘肽为还原剂和封端剂，通过冰水浴，得到产物；s3. 将硫色素和铜纳米簇混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。2.根据权利要求1所述的一种硫色素/铜纳米簇荧光探针制备方法，其特征在于其具体制备过程为：s1. 将硫胺素溶解于纯水中，然后加入过氧化氢溶液，搅拌后，调整溶液ph至7.8-8.2，离心后冻干上清液，得到硫色素荧光碳点；s2. 将谷胱甘肽溶解在纯水中cu（no3）2·
3h2o溶解在水中，然后将cu（no3）2·
3h2o溶液引入到谷胱甘肽溶液中，涡旋振荡一段时间后，滴加氢氧化钠溶液，使乳白色溶液逐渐变成淡黄色，再将所得到的gsh-cuncs溶液冻干并研磨使用。3.s3.将s1得到的硫色素荧光碳点和s2得到的铜纳米簇按照一定比列混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。4.如权利要求1-2任一项所述的硫色素/铜纳米簇荧光探针制备的检测试剂或试纸。5.如权利要求1-2任一项所述的硫色素/铜纳米簇荧光探针用于威百亩检测。6.如权利要求4所述的硫色素/铜纳米簇荧光探针用于食品基质中的威百亩检测。7.一种通过手机等智能设备进行威百亩检测的方法，其特征在于：采用如权利要求1-2任一项所述的硫色素/铜纳米簇荧光探针进行威百亩检测并分析，其分析步骤包括图像采集、信号检测和定量分析；其分析步骤具体实现方式为：采集硫色素/铜纳米簇荧光探针与不同浓度威百亩反应后的显色图像，通过检测图像的r-红色值、g-绿色值和b-蓝色值并对其进行归一化，构建其中任一项或二项之间的比值与威百亩浓度的线性关系，在使用时对样品进行检测，并分析显色图像rgb值中任一项或二项之间的比值来对威百亩进行快速检测和现场定量。

技术总结
本发明提供一种硫色素/铜纳米簇荧光探针的制备方法及其应用，其制备方法包括以下步骤：S1.硫色素蓝色荧光碳点的制备：以硫胺素前驱体，通过过氧化氢溶液氧化，通过加热反应，得到产物，离心纯化，得到硫色素蓝色荧光碳点；S2.铜纳米簇的制备：以硝酸铜为基础，还原性谷胱甘肽为还原剂和封端剂，通过冰水浴，得到产物；S3.将硫色素和铜纳米簇混合，得到硫色素/铜纳米簇荧光探针。本发明的硫色素/铜纳米簇荧光探针不仅可以检测食品中的威百亩农药，还可以通过智能设备进行可视化信号的简便检测。可以通过智能设备进行可视化信号的简便检测。可以通过智能设备进行可视化信号的简便检测。


技术研发人员：王学东 谌春阳 陈坤 王慧利
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/21