顧天勛，邱華，李曉強(qiáng)

(江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122)

氯霉素(CAP)屬于具有廣譜抑菌作用的抗生素類藥，因其嚴(yán)重的毒副作用，如造血系統(tǒng)的毒性反應(yīng)、骨髓抑制等，已被許多國(guó)家和地區(qū)列為禁用藥物。目前，測(cè)定氯霉素的方法主要有:紫外分光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜法、熒光法等［1-4］。江虹等以曙紅Y 為探針，用共振瑞利散射法測(cè)定了藥物中氯霉素、甲砜霉素的含量［5］。盡管這些方法有很高的靈敏性和準(zhǔn)確性，但是卻需要培訓(xùn)專門的技術(shù)人員、耗費(fèi)昂貴的檢測(cè)費(fèi)用、操作繁瑣，且樣品必須送往專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等。因此，需要建立快速有效的氯霉素殘留檢測(cè)新方法，以保障人們的生命安全。

由Ⅱ-Ⅵ族元素組成的量子點(diǎn)是三維受限的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米晶體［6-8］，因具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，尤其是作為生物熒光探針［9-12］，而得到了廣泛的應(yīng)用。量子點(diǎn)的優(yōu)異性能包括激發(fā)光譜寬，連續(xù)分布、具有對(duì)稱分布的發(fā)射光譜和寬度窄的激發(fā)光譜［13-14］，并且，通過(guò)控制量子點(diǎn)的粒徑大小可以制備出不同發(fā)射波長(zhǎng)的量子點(diǎn)。有文章報(bào)道，用水溶液狀態(tài)下的量子點(diǎn)對(duì)氯霉素的檢測(cè)，但是溶液狀態(tài)下的量子點(diǎn)不穩(wěn)定容易發(fā)生團(tuán)聚，影響量子點(diǎn)的發(fā)光性能，而且量子點(diǎn)的制備屬于比較繁瑣的實(shí)驗(yàn)，且具有一定的成本，所以怎樣固定量子點(diǎn)以改善其穩(wěn)定性，同時(shí)能夠?qū)λ幬镞M(jìn)行檢測(cè)有顯示意義。

本文采用巰基乙酸作為穩(wěn)定劑，在水溶液中制備了碲化鎘量子點(diǎn)，通過(guò)靜電紡絲方法將量子點(diǎn)結(jié)合于纖維膜中，對(duì)其進(jìn)行固定，從而明顯改善量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，避免了長(zhǎng)時(shí)間保存而發(fā)生團(tuán)聚;并且靜電紡絲納米纖維膜具有超大的比表面積，固定在納米纖維膜上的量子點(diǎn)可以和氯霉素充分接觸，達(dá)到藥物檢測(cè)的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

碲粉、氯化鎘、硼氫化鈉、巰基乙酸、氫氧化鈉、聚乳酸均為分析純;氯霉素，標(biāo)準(zhǔn)品(純度為99.5%);實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

JEM-2100F 透射電子顯微鏡;SU-1510 掃描電子顯微鏡;F-4600 熒光分光光度計(jì);Nicolet iS10 傅里葉紅外變換光譜儀;FM-400 熒光顯微鏡。

1.2 熒光探針的制備

1.2.1 水溶性量子點(diǎn)的合成 在50 mL 圓底燒瓶中加入0.16 g 硼氫化鈉，30 mL 去離子水，0.15 g 碲粉，稍晃動(dòng)，將瓶口塞緊，在木塞上插入導(dǎo)管，另一端水封，將燒瓶置于超聲波容器中(圖1)，在超聲條件下反應(yīng)2 h，發(fā)現(xiàn)水封的燒杯中有氣泡冒出，溶液逐漸變?yōu)樽仙?，得前?qū)體。

取一個(gè)三頸燒瓶，持續(xù)通入氮?dú)?0 min 除氧，然后往燒瓶中加入0.386 g 氯化鎘，140 mL 去離子水，繼續(xù)通氮除氧30 min。注入0.37 mL 巰基乙酸，有白色沉淀生成，用1 mol/L 的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，當(dāng)pH 接近9.0 時(shí)，溶液中的白色沉淀消失?？焖傧驘咳芤褐凶⑷肭膀?qū)體，在100 ℃加熱冷凝回流3 h。隨著回流，溶液顏色變深。

圖1 前驅(qū)體制備裝置Fig.1 Schematic diagram of the device for precursor synthesis

1.2.2 CdTe 量子點(diǎn)/聚乳酸(PLA)納米纖維熒光探針的制備 取2.0 g PLA 于25 mL 燒杯中，加入18 g 三氟乙醇，在室溫下攪拌1 h，使PLA 充分溶解。加入0.1 g 的CdTe 量子點(diǎn)，繼續(xù)攪拌1 h。取攪拌液于注射器中，調(diào)節(jié)靜電紡絲參數(shù)，電壓15 kV，距離15 cm，紡絲流速1.5 mL/h，室溫下紡絲。

1.3 氯霉素的測(cè)定

將CdTe 量子點(diǎn)/PLA 熒光探針投入氯霉素標(biāo)準(zhǔn)溶液中，室溫下放置20 min，取出用純N2吹干，對(duì)熒光探針進(jìn)行性能表征。

2 結(jié)果與討論

2.1 CdTe 量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)與形貌表征

2.1.1 TEM 分析 圖2 為CdTe 量子點(diǎn)TEM 圖。

圖2 CdTe 量子點(diǎn)透射電鏡圖Fig.2 TEM graph of the CdTe quantum dots

由圖2 可知，CdTe 量子點(diǎn)的形貌近似為球形，被一層巰基乙酸包覆。在制備量子點(diǎn)時(shí)加入巰基乙酸能夠很好的阻止量子點(diǎn)發(fā)生團(tuán)聚，分布均勻，且分散性較好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的聚集現(xiàn)象。而且?guī)€基乙酸修飾的量子點(diǎn)因?yàn)闀?huì)有—OH 的存在，所以水溶性比較好，有很好的生物相容性。

2.1.2 FTIR 分析 CdTe 量子點(diǎn)FTIR 圖見(jiàn)圖3。

圖3 CdTe 量子點(diǎn)溶液紅外光譜圖Fig.3 IR photographs of CdTe quantum dots

由圖3 可知，2 900 ～3 000 cm－1的寬峰是羧基官能團(tuán)中的—OH 伸縮振動(dòng)，2 567 cm－1的較弱的峰是—SH 的伸縮振動(dòng)峰，1 723 cm－1的較強(qiáng)的伸縮振動(dòng)峰是CO。圖中巰基乙酸-量子點(diǎn)的紅外光譜2 567 cm－1的—SH 的伸縮振動(dòng)峰消失，說(shuō)明在合成量子點(diǎn)過(guò)程中，巰基乙酸的—SH 與Cd2+發(fā)生配位作用，使得制得的量子點(diǎn)表面缺陷減少，且非輻射中心減少，能很好的提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和發(fā)光強(qiáng)度。

2.2 CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針結(jié)構(gòu)與性能表征

2.2.1 SEM 和TEM 分析 圖4(a)、(b)分別為CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針的SEM 和TEM 圖譜。

圖4 CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針掃描電鏡圖以及透射電鏡圖Fig.4 SEM and TEM photographs of CdTe quantum dots and CdTe QDs/PLA nanofibers

由圖4(a)和4(b)可以看出，量子點(diǎn)能夠很好的附著在納米纖維膜上。

2.2.2 EDS 分析 圖5 為CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針的EDS 圖譜。EDS 顯示CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維元素百分比。

圖5 CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針能譜圖Fig.5 Energy dispersive X-ray spectrometer photographs of CdTe QDs/PLA nanofiber

由圖5 可知，溶液中有Cd 和Te 的存在，說(shuō)明所合成的物質(zhì)當(dāng)中有這兩種元素。鈉元素是在調(diào)節(jié)pH 值時(shí)加入的NaOH，C 和O 是所用紡絲液聚乳酸，硫元素的存在主要是因?yàn)镃dTe 水溶性量子點(diǎn)外層包覆的巰基乙酸含有硫元素。巰基乙酸的存在，使得量子點(diǎn)趨于穩(wěn)定，不太容易發(fā)生團(tuán)聚。盡管如此，水溶液中的量子點(diǎn)不穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間還會(huì)發(fā)生部分團(tuán)聚，需要其它固定量子點(diǎn)的方法。利用靜電紡絲，成功地將量子點(diǎn)固定在納米纖維膜上。

2.2.3 熒光顯微鏡圖分析 圖6 表示了CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針的熒光顯微鏡圖。

圖6 CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針的熒光顯微鏡圖Fig.6 Fluorescence microscope photographs of CdTe QDs/PLA nanofibers(a)可見(jiàn)光下;(b)365 nm 激發(fā)

巰基乙酸包覆的量子點(diǎn)在放置一段時(shí)間后，量子點(diǎn)會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致量子點(diǎn)的發(fā)射波長(zhǎng)增大，直至肉眼無(wú)法觀測(cè)到量子點(diǎn)的熒光效應(yīng)。而通過(guò)靜電紡絲制備的量子點(diǎn)/PLA 纖維在室溫下放置3 個(gè)月后，量子點(diǎn)纖維的發(fā)射波長(zhǎng)幾乎沒(méi)有變化。圖6(a)和圖6(b)分布是可見(jiàn)光下的CdTe 量子點(diǎn)/PLA納米纖維顯微圖和在365 nm 激發(fā)下的熒光顯微鏡圖，測(cè)得的熒光發(fā)射波長(zhǎng)為570 nm。從圖6(b)可以看出，納米纖維中確實(shí)有CdTe 量子點(diǎn)存在，且熒光效果比較明顯，量子點(diǎn)分布均勻，這說(shuō)明了PLA確實(shí)對(duì)量子點(diǎn)起到了很好的固定作用。

2.3 CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針與氯霉素作用后的熒光光譜分析

2.3.1 熒光光譜分析 圖7 為熒光探針與氯霉素作用后的熒光光譜圖。

由圖7 可知，激發(fā)波長(zhǎng)365 nm，發(fā)射波長(zhǎng)570 nm，氯霉素濃度30 μg/mL。

圖7 CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針與氯霉素作用后的熒光光譜圖Fig.7 Fluorospectro photometer photographs of the reaction between CdTe QDs/PLA nanofibers and chloramphenicol

當(dāng)量子點(diǎn)表面的有機(jī)配體被其他的極性硫醇取代后，量子點(diǎn)表面的晶格缺陷增大，非輻射重組的發(fā)生增加，使量子點(diǎn)的熒光發(fā)生猝滅。因此可知，氯霉素改變了CdTe 量子點(diǎn)的表面狀態(tài)，增大了表面缺陷和非輻射重組的發(fā)生，從而使CdTe 量子點(diǎn)發(fā)生熒光猝滅。說(shuō)明量子點(diǎn)與氯霉素發(fā)生了熒光共振能量轉(zhuǎn)移，也證明了CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針可以對(duì)氯霉素進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)效果比較明顯。并且量子點(diǎn)經(jīng)過(guò)納米纖維的固定，CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維作為穩(wěn)定的熒光探針可以保存很長(zhǎng)一段時(shí)間而不會(huì)團(tuán)聚變質(zhì)。

2.3.2 熒光探針對(duì)氯霉素的測(cè)定曲線 圖8(a)為

CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光強(qiáng)度隨氯霉素濃度變化圖，(b)為標(biāo)準(zhǔn)曲線。

圖8 (a)CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光強(qiáng)度隨氯霉素濃度變化圖，(b)為標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.8 Fluorescence intensity with chloramphenicol concentration variation and stanard curve

由圖8(a)可知，在一定濃度范圍內(nèi)，量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度會(huì)隨氯霉素含量的增加而下降，從而達(dá)到檢測(cè)氯霉素的目的。

由圖8(b)可知，曲線在10 ～80 μg/mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，回歸方程為:ΔF =5.384c +47.865(ΔF 為熒光強(qiáng)度變化)，相關(guān)系數(shù)為0.998 5，檢測(cè)限為0.814 μg/mL。

實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)此種方法可以對(duì)氯霉素進(jìn)行準(zhǔn)確、有效、直觀的檢測(cè)。

3 結(jié)論

利用靜電紡絲技術(shù)制備CdTe 量子點(diǎn)/PLA 納米纖維熒光探針，基于氯霉素對(duì)CdTe 量子點(diǎn)的猝滅作用，建立了一種測(cè)定氯霉素的新方法。此熒光探針既解決了水溶液狀態(tài)下CdTe 量子點(diǎn)不穩(wěn)定易團(tuán)聚的缺陷，又能在檢測(cè)氯霉素上起到同樣的效果。經(jīng)測(cè)定，體系的熒光猝滅強(qiáng)度與氯霉素濃度在10 ～80 μg/mL 范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系。該方法靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，選擇性好，對(duì)氯霉素的檢測(cè)有很好的應(yīng)用價(jià)值。

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