CdTe@SiO2熒光微球定量分析孔雀石綠的含量

邱競瑤，何 崗，孟雨萱，白文鳳**，金 麗*，張建坡*

(1.吉林化工學院 化學與制藥工程學院，吉林 吉林 132022；2.吉林石化公司 精細化學品廠，吉林 吉林 132022)

孔雀石綠作為一種有毒的三苯甲烷類化合物，因其顏色與孔雀石非常接近而得名，長期食用有致癌作用[1]，我國農業農村部命令禁止將孔雀石綠用于水產品之中.但是由于魚在運輸過程中極易造成魚鱗受損，而孔雀石綠可以有效延長鱗片受損魚的生命，而且孔雀石綠價格低廉、殺菌效果好，孔雀石的售賣屢禁不止，限制了我國水產動物源產品的出口[2].近年來，建立了許多孔雀石綠的分析方法，例如電化學分子印跡法、高效液相色譜法、免疫法、比色法、分子印跡法和熒光法[3-4].其中熒光法具有快速、靈敏度高、操作簡單等優點[5-7]，但是基于CdTe量子點熒光分子印跡法定量分析孔雀石綠的方法還鮮有報道.

量子點作為一類熒光納米材料，具有良好的熒光發射性能.許多被分析物，包括食品添加劑、藥品、人類代謝物等均會與其反應，引起量子點熒光強度明顯的變化(熒光強度增加或減小).通過分析被分析物濃度和熒光強度變化之間的關系，可以建立一種定量分析方法.張棵實[8]等成功合成了石墨烯/CdTe量子點復合物，并基于亮藍對石墨烯/CdTe量子點復合物較強的熒光猝滅作用，研究了亮藍與石墨烯/CdTe量子點復合物相互作用的光譜性能，發現石墨烯/CdTe量子點復合物熒光強度的降低與亮藍的濃度之間具有良好的線性關系，可用于溶液中亮藍的定量分析，為建立新型熒光傳感器提供了理論和實驗基礎.張棵實[9]等對胭脂紅和莧菜紅與石墨烯/CdTe量子點復合物相互作用的熒光光譜和紫外吸收光譜分別進行了測定，結果表明，胭脂紅和莧菜紅的濃度與石墨烯/CdTe量子點復合物熒光強度的降低之間均存在良好的線性關系，可用于二者的定量分析.基于熒光變化的定量分析方法具有簡單、快速、易于操作等優點而備受關注，相關研究層出不窮.分子印跡技術，以目標分子作為模板分子，得到分子印跡聚合物，再通過洗脫模板分子，在聚合物表面形成與目標分子相匹配的空腔，獲得可以識別目標分子的特異性結合位點，具有良好的選擇性.將量子點熒光傳感技術與分子印跡技術相結合，可以更加精準定位目標分子，有效改善量子點的選擇性.

本文以二氧化硅包覆量子點，通過在形成二氧化硅表層的過程中添加孔雀石綠，得到具有表面負載孔雀石綠的二氧化硅包覆CdTe量子點微球，并進一步用氫氧化鈉將微球表面的孔雀石綠洗脫，得到分子印跡微球，可用于孔雀石綠的定量分析.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

氯化鎘、硼氫化鈉、氫氧化鈉、無水乙醇、正硅酸四乙酯均購自天津大茂化學試劑廠，碲粉和氨水購自天津永大化學試劑廠，巰基丙酸購自Sigma-Aldrich有限公司.化學試劑均為分析純，實驗用水為雙蒸水，使用前未做任何處理.

熒光分光光度計(天津港東F-280)；掃描電鏡(美國FEI公司，QUANTA FEG 450).

1.2 實驗過程

1.2.1 CdTe量子點的制備

1.2.2 分子印跡CdTe@SiO2的制備

2 結果與討論

2.1 產物表征

在乙醇和水微乳液體系中，通過CdTe量子點自身堿度使正硅酸四乙酯水解，形成二氧化硅包覆CdTe量子點微球，在表層二氧化硅形成過程中加入孔雀石綠，反應結束后用氫氧化鈉將孔雀石綠洗脫，即以孔雀石綠為模板得到表面帶有空穴的，可以特異性識別孔雀石綠的分子印跡CdTe@SiO2熒光微球(簡稱為MCS).采用掃描電鏡對MCS進行了表征，如圖1所示.可見MCS為球形微球，直徑為1 μm左右，進行放大可見，表面略有粗糙，可見小的空穴.相同方法未加入模板劑合成的二氧化硅包覆CdTe量子點表面非常光滑，二者之間具有明顯的區別.采用熒光分光光度計對MCS的熒光發射性能進行了表征，如圖2所示.結果表明MCS仍具有良好的熒光發射性能，但是與CdTe量子點相比，最大熒光發射波長發生了紅移，這是因為在二氧化硅包覆過程中，CdTe量子點聚集在一起，且包覆二氧化硅后CdTe量子點的表面缺陷減小了.

圖1 分子印跡CdTe@SiO2熒光微球掃描電鏡圖

Wavelength/nm圖2 CdTe量子點包覆二氧化硅前(實線)后(虛線)熒光發射光譜圖

2.2 定量分析孔雀石綠的含量

為了得到具有可比性的實驗結果，優化了時間和pH對MCS分子印跡體系的影響.如圖3所示，可見pH會引起該體系熒光強度較大的波動，與CdTe量子點相類似，在酸性環境下，MCS的熒光發射強度會發生明顯的降低.通過反復試驗發現當pH為9時熒光強度比較穩定，因而選擇pH為9.如圖4所示，該體系隨著時間變化，熒光強度會有些許的波動，當反應時間超過12 min后，熒光發射強度會有明顯的降低，這可能是因為加入孔雀石綠后MCS溶解性減小，MCS會沉淀出來，實驗過程中也發現在容器底部會有少量沉淀出現.為了使實驗數據具有可比性，選擇孵育時間為2 min.此外為了方便測試，采用室溫作為反應溫度.

pH圖3 pH對MCS分子印跡體系的光發射強度影響關系圖

t/min圖4 反應時間與MCS分子印跡體系的熒光發射強度變化關系圖

在上述選定條件下，考察了孔雀石綠與MCS相互作用，作為對照還研究了孔雀石綠與CdTe量子點的相互作用，如圖5所示.研究表明，加入孔雀石綠后，CdTe量子點和MCS體系的熒光強度均會發生明顯的降低，且濃度與熒光強度的變化(F0/F)之間具有良好的線性關系，F0和F分別表示加入孔雀石綠前后最大熒光發射強度.孔雀石綠濃度范圍為0.89～4.83 μmol·L-1時MCS體系的回歸方程為F0/F=0.293 9[MG]+1.205，R為0.999 8，最低檢出限為0.038 67 μmol·L-1，而CdTe量子點的回歸方程為F0/F=0.055 72[MG]+0.975 3，R為0.998 0，最低檢出限為0.289 1 μmol·L-1.熒光發射光譜均在熒光激發狹縫為5 nm，發射狹縫為5 nm條件下測得.可見與CdTe量子點熒光體系相比，MCS體系可以有效提高檢測的靈敏度.

The concentration of Malachine Green/(μmol·L-1)圖5 孔雀石綠濃度與CdTe量子點、二氧化硅包覆CdTe量子點熒光強度變化關系圖

進一步考察了MCS體系的選擇性，研究了CdTe量子點體系和MCS體系對孔雀石綠和胭脂紅共存溶液的熒光變化情況.與之前課題組的研究結果相一致[8]，胭脂紅可以引起CdTe量子點熒光發射強度明顯的變化.但是在MCS體系中加入胭脂紅后，不會引起體系熒光強度明顯的變化，說明MCS可以實現孔雀石綠的特異性分析，具有良好的選擇性.

2.3 水樣品分析

向水樣品中依次加入不同量的孔雀石綠，最終樣品含有的孔雀石綠濃度依次為1.37、2.74和4.11 μmol·L-1，測得回收率為101.6%、102.3%和101.1%(如表1所示)，說明本方法具有良好的回收率.

表1 水樣中孔雀石綠含量分析

3 結 論

成功地以孔雀石綠為模板劑，在乙醇和水微乳液體系中，通過水解正硅酸四乙酯得到了表面具有空穴的二氧化硅包覆CdTe量子點分子印跡微球.該微球可以實現對孔雀石綠的定量分析，且具有良好的靈敏度和選擇性，為建立和發展新型熒光傳感器提供了實驗數據支持.