權(quán)利要求書： 1.一種基于氮摻雜碳點(diǎn)和和催化氧化反應(yīng)的熒光傳感器，其特征在于：以氮摻雜碳點(diǎn)為熒光探針、以半胱氨酸和銅離子反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基為淬滅劑，構(gòu)建檢測銅離子的熒光傳感器；所述氮摻雜碳點(diǎn)是以檸檬酸和尿素作為碳源和氮源，水為溶劑，在160℃下水熱反應(yīng)8h后，通過加入乙醇進(jìn)行離心純化得到的；其中，檸檬酸與尿素的質(zhì)量比為1:1；尿素與水的質(zhì)量體積比為1:15g/mL；水與乙醇的體積比為1:3。

2.一種如權(quán)利要求1所述的熒光傳感器的構(gòu)建方法，其特征在于：所述熒光傳感器的構(gòu)建方法為：將氮摻雜碳點(diǎn)溶液與半胱氨酸溶液按體積比1:1混合，制得檢測銅離子的熒光傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熒光傳感器的構(gòu)建方法，其特征在于：氮摻雜碳點(diǎn)溶液的濃度為50μg/mL，半胱氨酸溶液的濃度為1.2mM。

4.一種如權(quán)利要求1所述熒光傳感器在定量檢測銅離子中的應(yīng)用，其特征在于：應(yīng)用方法包括以下步驟：向所述熒光傳感器中分別加入系列濃度的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合反應(yīng)25min后用熒光分光光度計(jì)測定熒光強(qiáng)度并繪制熒光強(qiáng)度隨銅離子濃度變化的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述熒光傳感器在定量檢測銅離子中的應(yīng)用，其特征在于：用于人體血清中銅離子含量的檢測。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述熒光傳感器在定量檢測銅離子中的應(yīng)用，其特征在于：用于人體血清中銅離子含量的檢測，包括以下步驟：將醫(yī)院采集的人體血清加入到所述的熒光傳感器中，反應(yīng)25min后，用熒光分光光度計(jì)測定熒光強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)對人體血清銅離子含量的測定。

說明書： 一種基于氮摻雜碳點(diǎn)和催化氧化反應(yīng)的熒光傳感器及其構(gòu)建方法和應(yīng)用

技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種熒光傳感器及其應(yīng)用，屬于分析化學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002] 許多過渡金屬離子在人體生命活動中起著至關(guān)重要的作用。在這些金屬離子中，銅離子（Cu（II））是一種對人體必不可少的二價(jià)陽離子，它可以幫助機(jī)體形成紅細(xì)胞并充當(dāng)生理功能的神經(jīng)遞質(zhì)，也可以作為各種金屬酶的催化輔助因子，包括超氧化物歧化酶，細(xì)胞色素c氧化酶，酪氨酸酶以及核酸酶。當(dāng)人體內(nèi)的銅含量出現(xiàn)異常時，對人體健康有顯著的負(fù)面影響，過量服用Cu（II）會引起氧化應(yīng)激和神經(jīng)退行性疾病，包括阿爾茲海默癥，帕金森病，門克斯和威爾遜病。此外，由于廣泛的工業(yè)應(yīng)用和農(nóng)業(yè)應(yīng)用，Cu（II）已經(jīng)成為環(huán)境中主要的重金屬污染物。由于它是不可生物降解并且最終會通過食物鏈積聚在人體內(nèi)，因此開發(fā)出一種準(zhǔn)確而靈敏的策略來檢測Cu（II）對人類健康是非常必要。

[0003] 傳統(tǒng)的Cu（II）檢測手段是基于石墨火焰原子吸收光譜法，表面等離子體共振傳感器，電感耦合等離子體質(zhì)譜法，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，等離子體共振瑞利散射光譜等等。這些方法都具有相當(dāng)高的靈敏度，但是其檢測過程相當(dāng)復(fù)雜并且需要昂貴的儀器和訓(xùn)練有素的人員。近年來，熒光傳感器因其非破壞性，成本效益高和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注。

[0004] 熒光傳感器是一種對特定的分析物敏感并且可以選擇性地與其產(chǎn)生相互作用，將其濃度變化轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號或者電學(xué)信號變化輸出從而進(jìn)行檢測的分子器件。熒光傳感器技術(shù)采用熒光基團(tuán)，包括無機(jī)材料，如上轉(zhuǎn)換納米材料、量子點(diǎn)等，有機(jī)材料，如綠色熒光蛋白、紅色熒光蛋白或熒光染料等進(jìn)行目標(biāo)物的檢測。近年來，熒光傳感器已在一些生物樣品中目標(biāo)物的檢測研究中得到了廣泛的應(yīng)用。

[0005] 氮摻雜碳點(diǎn)（N?CDs）已經(jīng)成為一種低成本、低毒、具有良好的生物相容性的新型光致發(fā)光無機(jī)材料，其被廣泛應(yīng)用于熒光傳感和生物活性物質(zhì)的檢測。專利CN109321237A公開了一種氮硫雙摻雜碳點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用，包括以下步驟：以造紙廢料木質(zhì)素磺酸鈉和半胱氨酸為原料置于水熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將得到的黑色產(chǎn)物離心。收集的溶液部分用濾膜過濾，過濾后得到的棕黃色溶液為藍(lán)色熒光碳量子3+點(diǎn)溶液，該所得碳量子點(diǎn)可用于水體中Fe 的分析檢測；而本發(fā)明公開了一種氮摻雜碳點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用，包括以下步驟：以尿素和檸檬酸為原料置于水熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將得到的產(chǎn)物加入乙醇離心純化得到。該所得氮摻雜碳點(diǎn)可用于血清中Cu(II)的分析檢測。本發(fā)明方法與其相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：（1）只需要在碳點(diǎn)中摻雜氮便可用于檢測。無需摻雜兩種元素。（2）制作氮摻雜碳點(diǎn)操作步驟簡單，所用時間更短，只需要8h,。（3）該方法檢測銅離子的檢測范圍較寬，為0.05μM?100μM。（4）血清中成分復(fù)雜，本發(fā)明方法選擇性更好。

[0006] 本發(fā)明利用利用銅離子能夠?qū)Ｒ恍源呋趸腚装彼嵝纬呻装彼岷瓦^氧化氫，并進(jìn)一步催化氧化過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基淬滅氮摻雜碳點(diǎn)的熒光，構(gòu)建出一種適用于銅離子檢測的熒光傳感器，并將其應(yīng)用到人體血清中銅離子含量的檢測。

發(fā)明內(nèi)容[0007] 本發(fā)明針對銅離子螯合淬滅型熒光傳感器存在的選擇性不佳的問題，提出了一種基于催化氧化反應(yīng)的熒光傳感器，該熒光傳感器中的半胱氨酸能夠被銅離子專一性地催化氧化形成胱氨酸和過氧化氫，并進(jìn)一步催化過氧化氫分解產(chǎn)生羥基自由基破壞氮摻雜碳點(diǎn)淬滅其熒光。當(dāng)加入不同濃度銅離子進(jìn)行反應(yīng)后，可使熒光傳感器的藍(lán)色熒光逐漸淬滅，從而實(shí)現(xiàn)對銅離子的高選擇性和高靈敏的定量檢測。同時，該熒光傳感器還可應(yīng)用于人體血清中銅離子的定量檢測。

[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：[0009] 一種熒光傳感器，其是以氮摻雜碳點(diǎn)為熒光探針、利用銅離子能夠?qū)Ｒ恍源呋趸腚装彼嵝纬呻装彼岷瓦^氧化氫，并進(jìn)一步催化氧化過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基淬滅氮摻雜碳點(diǎn)的熒光，構(gòu)建檢測銅離子的熒光傳感器。

[0010] 所述氮摻雜碳點(diǎn)是以檸檬酸和尿素作為碳源和氮源，水為溶劑，在160℃下水熱反應(yīng)8h后，通過加入乙醇離心純化得到的；其中，檸檬酸與尿素的質(zhì)量比為1:1；尿素與水的質(zhì)量體積比為1:15g/mL；水與乙醇的體積比為1:3。

[0011] 所述熒光傳感器的構(gòu)建方法為：將氮摻雜碳點(diǎn)溶液與半胱氨酸溶液按體積比1:1攪拌混合，制得所述熒光傳感器；其中，氮摻雜碳點(diǎn)溶液的濃度為50μg/mL，半胱氨酸溶液的濃度為1.2mM。

[0012] 一種所述熒光傳感器在定量檢測銅離子中的應(yīng)用，其應(yīng)用方法包括以下步驟：[0013] 向所述熒光傳感器中分別加入梯度濃度的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合反應(yīng)25min后用熒光分光光度計(jì)測定熒光強(qiáng)度并繪制熒光強(qiáng)度隨銅離子濃度變化的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

[0014] 一種所述熒光傳感器在人體血清檢測中的應(yīng)用，包括用于人體血清中銅離子含量的檢測，其具體包括以下步驟：

[0015] 將醫(yī)院采集的人體血清加入到所述的熒光傳感器中，反應(yīng)25min后，用熒光分光光度計(jì)測定熒光強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)對人體血清銅離子含量的測定。

[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：[0017] （1）本發(fā)明中利用到的原料氮摻雜碳點(diǎn)是一種合成簡便并具有優(yōu)異熒光性能的發(fā)光材料，原料方便易得。

[0018] （2）本發(fā)明熒光傳感器響應(yīng)不同濃度銅離子而呈現(xiàn)出熒光淬滅的變化，其相對于銅離子螯合淬滅型熒光傳感器具有選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，同時具有操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。

[0019] （3）本發(fā)明熒光傳感器適用于人體血清中銅離子的定量檢測。附圖說明[0020] 圖1為本發(fā)明所述的熒光傳感器檢測銅離子含量的原理圖。[0021] 圖2為本發(fā)明所述的氮摻雜碳點(diǎn)的表征圖譜：（A）透射電鏡圖；（B）紫外?可見吸收光譜圖；（C）熒光激發(fā)和發(fā)射光譜圖；（D）傅里葉紅外光譜圖。

[0022] 圖3為本發(fā)明所述的熒光傳感器響應(yīng)不同濃度銅離子的熒光強(qiáng)度變化圖。[0023] 圖4為本發(fā)明所述的熒光傳感器對銅離子檢測的選擇性研究。具體實(shí)施方式[0024] 為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。

[0025] 實(shí)施例1：氮摻雜碳點(diǎn)的合成[0026] 首先將1g檸檬酸和1g尿素超聲溶解于15mL的水中，待溶液澄清透明，將其轉(zhuǎn)移到50mL容積的聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在160℃下加熱反應(yīng)8h，待反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將所得產(chǎn)物加入三倍體積的乙醇混合均勻，然后5000rpm離心去除液體并以乙醇反復(fù)洗滌三次，最后得到的固體用真空烘箱進(jìn)行真空干燥，即得到氮摻雜碳點(diǎn)的固體結(jié)晶（氮摻雜碳點(diǎn)的相關(guān)表征如圖2，其中A為氮摻雜碳點(diǎn)的透射電鏡圖，顯示其粒徑分布為2?3nm；B為氮摻雜碳點(diǎn)的紫外可見吸收光譜圖；C為氮摻雜碳點(diǎn)的熒光激發(fā)和熒光發(fā)射光譜圖；D為氮摻雜碳點(diǎn)的傅里葉外光譜圖）。

[0027] 實(shí)施例2：所述熒光傳感器的構(gòu)建及專一性響應(yīng)銅離子[0028] 按體積比1:1向50μg/mL氮摻雜碳點(diǎn)溶液s中加入1.2mM半胱氨酸溶液，制得熒光傳感器。

[0029] 在所得熒光傳感器中分別加入梯度濃度的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液（銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度依次為0.05、0.1、0.5、1、2、4、6、9、15、20、25、40、60、80、100μM），反應(yīng)25min用熒光分光光度計(jì)測定熒光強(qiáng)度并繪制熒光強(qiáng)度變化曲線。（如圖2為不同濃度的銅離子與反應(yīng)后的熒光強(qiáng)度變化圖）。

[0030] 實(shí)施例3：人體血清中銅離子含量的檢測，具體步驟如下[0031] 將醫(yī)院采集的人體血清加入到所述的熒光傳感器中，反應(yīng)25min后，用熒光分光光度計(jì)測定熒光強(qiáng)度，記錄數(shù)據(jù)。檢測結(jié)果顯示，測得的人體血清中銅離子含量為1.63μM。

[0032] 實(shí)施例3：熒光傳感器對銅離子檢測的選擇性[0033] 向熒光傳感器中分別加入干擾物質(zhì)，銅離子的濃度為20μM，其他干擾性物質(zhì)的濃度為200μM。如圖4所示，從左到右分別為空白、鈉離子、鉀離子、鎂離子、鋅離子、鈣離子、鋁離子、亞鐵離子、鐵離子、牛血清蛋白、賴氨酸、維生素B2、葡萄糖、谷胱甘肽、抗壞血酸和銅離子。其相應(yīng)的熒光強(qiáng)度變化如圖4所示，除了銅離子使熒光傳感器的熒光強(qiáng)度淬滅外，其他干擾物質(zhì)對熒光強(qiáng)度均不會造成影響。結(jié)果說明本發(fā)明所述方法制備熒光傳感器對銅離子的檢測有較好的選擇性。

[0034] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。