CdTe量子點與鹽酸克倫特羅的相互作用研究

張建坡，白文鳳，孟雨萱

(吉林化工學院 化學與制藥工程學院，吉林 吉林 132022)

鹽酸克侖特羅通常作為一種強效激動劑，在臨床中用于治療哮喘，30 pg即可對支氣管平滑肌起到強而持久的作用，具有良好的平喘效果.近年來研究發現其可以抑制動物的脂肪生成，從而提升瘦肉含量，因而被用于豬等牲畜的飼養，即俗稱的瘦肉精.但畜牧生產上瘦肉精的濫用，會造成在肉制品中殘留的瘦肉精含量超標，對食用者產生直接的毒副作用，危及人類健康[1-2].目前，國內外對鹽酸克侖特羅含量測定的常用方法包括如下幾種：HPLC、GC-MS、液相色譜-質譜法(LC-MS)、ELISA、毛細管電泳法(CE)等[4-8].這些方法各有自身的優勢，但也都存在明顯的不足，如HPLC法定量準確，但前處理過程復雜、耗時費力、儀器昂貴；ELISA法分析快速、方法簡單，但抗體和酶儲存條件較嚴格，且假陽性結果易發生.因此，建立一種新型的靈敏、準確和快速的鹽酸克侖特羅檢測方法對于保障人類身體健康具有重要意義.

近年來，量子點作為一種新型熒光納米探針[9-10]，彌補了傳統有機染料的一些缺陷，已經被廣泛應用于致病菌、生物毒素、農藥殘留、獸藥殘留和重金屬等食品安全檢測領域.目前已經報道的利用熒光材料對鹽酸克倫特羅的定量分析，大多基于鹽酸克倫特羅對熒光材料的熒光猝滅作用，而鹽酸克倫特羅對CdTe量子點熒光增強作用的研究還鮮有報道.本論文研究發現，將鹽酸克倫特羅加入到CdTe量子點中，會引起CdTe量子點熒光發射強度明顯增強，通過分析CdTe量子點最大熒光發射強度的變化規律，建立了一種簡單、快速、靈敏度高和選擇性好的分析方法.

1 實驗部分

1.1 實驗試劑與儀器

電子天平(上海精天電子儀器有限公司)；干燥箱(中國東一電器廠)；W2-100S恒溫水浴鍋(上海申生科技有限公司)；熒光分光光度計(天津港東F-280)；80-1離心沉淀器(江蘇省金壇市正端儀器有限公司).

氫氧化鈉、無水氯化鈣、氯化鈉購自天津市大茂化學廠；巰基丙酸購自天津市北方天醫化學試劑廠；硼氫化鈉、磷酸氫二鈉、氯化鎘、碲粉均購自天津市永大化學試劑有限公司；鹽酸

克倫特羅購自北京化學公司.所有藥品規格都為分析純，未經過任何處理.

1.2 CdTe量子點的制備方法

在圓底燒瓶中加入6 mL水，再加入稱取得到17 mg Te粉和51 mg NaHB4，室溫下攪拌，得到淺粉色NaHTe水溶液，備用.在250 mL三頸燒瓶中加入50 mg CdCl2和100 mL去離子水溶解，通N230 min除氧，加入40 μL巰基丙酸，用2 mol/L NaOH溶液調節溶液的pH值至10.將新制備的NaHTe水溶液加入到N2保護下的CdCl2溶液中，溶液的顏色變成橙黃透明，室溫攪拌30 min，回流加熱2 h，丙酮沉淀，離心，乙醇洗滌3次，80 ℃干燥得固體，復溶于100 mL蒸餾水中，4 ℃保存備用.

1.3 CdTe量子點與鹽酸克倫特羅的相互作用研究

工作曲線的繪制：在2 mL PBS緩沖液(pH 7.2)中加入0.1 mL CdTe量子點，依次向該溶液中加入10～100 μL鹽酸克倫特羅標準溶液.室溫下孵育30分鐘，測熒光發射光譜.激發波長為380 nm，激發、發射波長的狹縫均為5.0 nm.

實際樣品分析：向2 mL PBS緩沖液(pH 7.2)中加入0.1 mL CdTe量子點，再加入10 μL待分析樣品，測得熒光發射光譜，根據標準曲線計算樣品中所含鹽酸克倫特羅的濃度.

2 結果與討論

2.1 CdTe量子點的表征

如圖1所示，選取反應溫度為100 ℃，溶液的pH =10，CdTe量子點的熒光最大發射波長會隨著反應時間的延長，發生有規律的紅移，從524 nm紅移至605 nm，說明量子點粒徑在逐漸變大(基于量子尺寸效應).而CdTe量子點的熒光發射強度先增大再減小，加熱2 h時熒光發射強度最大.這是因為在給定的單體濃度下，存在一個臨界尺寸，粒徑小于臨界尺寸的納米晶體有負的生長速率(溶解)，而粒徑大于臨界尺寸的晶體的生長速率強烈依賴于粒徑.當溶液中的納米粒子的粒徑都比臨界尺寸稍大時，粒徑較小的納米粒子生長速度較快，粒徑較大的納米粒子生長速度較慢，粒徑分布趨于均勻一致，這就是粒徑聚焦階段.隨著顆粒逐漸長大，單體濃度減小，這時臨界尺寸增大，比粒徑臨界尺寸小的顆粒有負的增長速率，隨著反應時間延長開始溶解，導致這些顆粒縮小或最終消失，而粒徑比臨界尺寸大的顆粒繼續增長，所以粒徑分布變寬.這就是Ostwald熟化或稱為粒徑散焦階段.

加熱時間/h

圖2a為最大熒光發射波長為525 nm的CdTe量子點的透射電鏡照片(合成條件為：pH值為10，加熱溫度為100 ℃，加熱時間為90 min).從圖中可以看出，CdTe量子點的形貌接近球形，平均粒徑約為2.7 nm，通過透射電鏡分析軟件(digital micrograph軟件)可知晶格間距為0.38 nm，為 CdTe的(111)的衍射面.圖2b為選定CdTe量子點在自然光和紫外光下的發光照片，顯示所合成的CdTe量子點在紫外光照射下具有良好的熒光發光性能.以上說明成功地合成了CdTe量子點.

a 電鏡圖

2.2 鹽酸克倫特羅與量子點的相互作用

2.2.1 作用機理

當將鹽酸克倫特羅加入到CdTe量子點溶液中后，CdTe量子點的熒光發射強度發生了明顯的增強.這是因為在該體系中，鹽酸克侖特羅分子中存在—OH和—NH—，CdTe量子點表面上存在著羧基.羧基和—NH—基團表面的氧原子均具有較強的電負性，通過氫鍵形成了CdTe量子點與鹽酸克倫特羅的復合物，從而降低了量子點的表面缺陷，因而其熒光發射強度增大了.

2.2.2 定量分析

定量分析見圖3.

t/min

首先研究了pH值和孵育時間對該傳感器體系的影響，并對其進行了優化.圖3a顯示(F和F0分別為CdTe量子點溶液加入鹽酸克倫特羅和未加入時的熒光強度)，該傳感器系統的F/F0在10～30 min內逐漸升高，30 min后F/F0值趨于穩定，變化可以忽略不計，所以培育時間選為30 min.圖3b顯示該傳感器系統的F/F0隨著pH值的升高先增加后減小，并在pH值為7.2時達到最大值.且CdTe量子點的穩定性在中性和堿性溶液中是最穩定的，因此選擇pH值為7.2做進一步的實驗條件.為了簡便操作，選擇室溫作為實驗條件.

在最優實驗條件下，將鹽酸克倫特羅溶液(濃度依次為0.5～3 nmol·L-1)加入到CdTe量子點溶液中.熒光光譜測定結果如圖4a所示，F/F0與鹽酸克倫特羅濃度呈良好的線性關系.如圖4b所示，相應的回歸系數為0.983 3，線性回歸方程為F/F0=0.397 0Cclenbuterol+1.024.方程LOD=(3.3σ/k)用于計算檢測限，其中σ是回歸線的y軸截距的標準偏差，k是校準曲線的斜率，由上圖計算得到鹽酸克倫特羅最低檢出限為0.340 2 nmol·L-1.

Wavelength/nm

在測定實際樣品前，探討了該方法的特異性.結果表明，在最優條件下，BSA、葡萄糖、尿素、沙丁胺醇(Salb)、Na+、蔗糖、萊克多巴胺(Ract)和K+等物質對該反應體系的熒光強度影響不大，未觀察到CdTe量子點熒光強度的明顯變化，說明該方法對鹽酸克倫特羅檢測具有良好的選擇性.

2.2.3 豬肉中瘦肉精含量分析

將該方法用于豬肉中瘦肉精含量的分析，豬肉購自市場，檢測前進行了脫脂處理.采用標準加入法，對豬肉樣品中鹽酸克倫特羅含量進行了分析，從而得到檢測的回收率.如表1所示，在水和豬肉樣品中分別加入鹽酸克倫特羅標準溶液，使其濃度依次為1 ng·mL-1，2 ng·mL-1和3 ng·mL-1的.鹽酸克倫特羅的回收率在98.4%～100.3%之間，RSD范圍為1.8%～3.1%.檢測結果表明，CdTe量子點在豬肉樣品中對鹽酸克倫特羅的定量分析具有很大的潛力.

表1 鹽酸克倫特羅的分析結果 /(μmol·mL-1)

3 結 論

成功地制備了具有良好熒光發光性能的CdTe量子點，并基于鹽酸克倫特羅對CdTe量子點顯著的熒光增強作用，建立了一種定量分析鹽酸克倫特羅的熒光分析方法.將該方法用于實際樣品中鹽酸克倫特羅的定量分析，研究結果表明該方法具有良好的選擇性和回收率.本研究為進一步開發設計可用于鹽酸克倫特羅定量分析的熒光傳感器提供了實驗依據.