技术领域
[0001] 本
发明属于新型
纳米材料制备领域，具体涉及基于N-CQDs分子印迹荧光传感器的制备及其在高选择性检测
生物和药物样品中残留阿司匹林的应用。
背景技术
[0002] 阿司匹林(Aspirin)，化学名2-乙酰
氧基苯
甲酸，又名乙酰
水杨酸，属于非甾体类抗炎药，具有较强的解热
镇痛作用，广泛用于
治疗伤
风、感冒、头痛、神经痛、关节痛和急慢性风湿及类风湿痛等
疾病。同时，阿司匹林对血小板膜上合成前列腺素的关键酶—环
氧化酶，具有高选择性、不可逆性的抑制作用，是一种良好的抗血小板药物。近年来，随着阿司匹林在心脑血管和治疗癌症等方面的广泛应用，阿司匹林引起了科研学者的广泛关注。临床应用中严重制约阿司匹林制剂应用的是杂质水杨酸，它是由于生产过程中乙酰化不完全或贮存过程中分子受酸、
碱、热等条件影响发生酯键
水解而产生的，对人体有危害。轻者肠胃不适和过敏，重者肾衰竭至死亡。研究发现，如果孩子在患
病毒感染性疾病时服用了阿司匹林，得瑞氏综合征的可能性更高。因此，研究出有效的阿司匹林的检测方法迫在眉睫。常用的阿司匹林的检测方法有高效液相色谱法(HPLC)、光度法、电化学分析法、荧光
光谱法等。但是，在许多情况下，这些方法都需要昂贵的实验室条件和繁琐样品预处理。例如HPLC等色谱方法，
溶剂消耗多，需要昂贵的仪器，并且只有在许多样品预处理之后才能进行分析，而提取、预浓缩这个过程又是非常的费时、费
力。
[0003] 近年来，
碳量子点(CQDs)由于其制备简单、成本低、毒性低、量子产率高、
水溶性好、化学惰性好、耐
光漂白等一系列优点而受到越来越多的关注。作为
电子受体或供体，由于碳量子点化学荧光和电化学荧光，碳量子点被广泛应用于光电、催化和分析传感器。但是，目前在合成碳量子点的方法中，制备碳量子点方法比较复杂，有些甚至存在危险性，不易长期使用。
[0004] 分子印迹
聚合物因其具有构效预定性、制备方法简单、良好的
稳定性、高效选择性和实用性等特点，受到了科研工作者的关注，并且广泛应用于诸多领域，如固相萃取、催化、膜分离和传感器等。分子印迹荧光传感器是将荧光传感器与分子印迹技术相结合，使其同时具备了荧光传感器高灵敏度和分子印迹聚合物的高选择性的优点，从而扩展了传感器的应用范围。但是，目前许多的分子印迹荧光传感器都是以一些包含有毒重金属的量子点作为荧光基质，如常用的碲化镉量子点，其中的重金属镉具有一定的危害。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服
现有技术中存在的技术
缺陷，提供一种简单，成本低，毒性低，量子产率高，水溶性好，稳定性好的掺氮碳量子点的制备方法；同时以碳量子点作为荧光基质，利用分子印迹技术，制备了分子印迹荧光传感器。通过对该传感器的优化，实现了对阿司匹林的定性、定量检测。
[0006] 具体地，本发明按以下技术方案进行：
[0007] (1)制备高荧光掺氮碳量子点
[0008] 将一定量无水
柠檬酸和尿素溶解在去离子水中，待搅拌至均一透明溶液后，转移至不锈
钢聚四氟乙烯衬里的反应釜，置于烘箱中反应；待自然冷却至室温后，将所得的深绿色溶液取出，用丙
酮沉淀后进行离心，收集产物，经干燥得到沉淀物，即为高荧光掺氮碳量子点，记为N-CQDs；最后，将制备的N-CQDs干燥、
研磨后得到粉末；加入水中混合，得到掺氮碳量子点溶液；
[0009] (2)制备基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器
[0010] 将环己烷、正己醇和曲拉通X-100混合后，在室温条件下以一定的转速进行磁力搅拌，然后加入步骤(1)制备的掺氮碳量子点溶液，进行第二次搅拌，搅拌后加入TEOS(
硅酸乙酯)和
氨水，进行第三次搅拌；搅拌后加入APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)和阿司匹林，避光条件下进行第四次搅拌反应，反应结束后，加入丙酮进行破乳；经离心、洗涤后，再用
乙醇洗脱模板分子，最后经
真空干燥，得到基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器。
[0011] 优选的，步骤(1)中所述无水柠檬酸、尿素和去离子水的用量比为0.5g：0.5g：10mL。
[0012] 优选的，步骤(1)中所述烘箱
温度为140～200℃，反应时间为4.0h。
[0013] 优选的，步骤(1)中所述掺氮碳量子点溶液的浓度为2.0g/L。
[0014] 优选的，步骤(2)中所述环己烷、正己醇、曲拉通X-100和掺氮碳量子点溶液的体积比为7.5：1.8：1.77：1。
[0015] 优选的，步骤(2)中所述一定的转速为800～1000rpm/min，磁力搅拌的时间为20～30min。
[0016] 优选的，步骤(2)中所述掺氮碳量子点溶液、TEOS和氨水的体积比为5:1:1。
[0017] 优选的，步骤(2)中所述掺氮碳量子点溶液、APTES和阿司匹林的用量比为1mL：60μL：18mg。
[0018] 优选的，步骤(2)中所述掺氮碳量子点溶液与丙酮的体积比为1:10。
[0019] 优选的，步骤(2)中所述第二次搅拌的时间为20～30min；所述第三次搅拌的时间为90～120min；所述第四次搅拌反应的时间为20～24h。
[0020] 优选的，步骤(2)中所述真空干燥的温度为60～80℃，时间为8～12h。
[0021] 本发明的有益效果体现如下：
[0022] (1)本发明制备的高荧光掺氮碳量子点粒径均一，分散均匀，荧光效果优异，相对于普通的碳量子点，有相对较高的
发光效率以及可调的结构和荧光性能；与复杂的制备方法相比，本发明采用的制备方法更为简便安全，同时减少了昂贵仪器的使用。原料成本低、环保、节约资源，同时该方法制备的掺氮碳量子点可以用于制备基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器，并用于特定识别检测生物和药物样品中残留阿司匹林。
[0023] (2)由于基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器与阿司匹林之间的作用机理是光致电子转移，阿司匹林的加入会导致基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器的荧光猝灭；通过不同浓度阿司匹林对基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器荧光猝灭程度的不同，拟合线性关系，从而实现对阿司匹林的定量检测。同时探究了该分子印迹荧光传感器对阿司匹林类似物的识别效果，发现阿司匹林对分子印迹荧光传感器的猝灭效果最佳，因此该方法制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器，可以实现对生物和药物样品中残留阿司匹林高灵敏度高选择性的检测分析。
附图说明
[0024] 图1为本发明
实施例2制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器的透射电镜图。
[0025] 图2为本发明实施例2制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器与不同浓度的阿司匹林作用后的荧光强度曲线图。
[0026] 图3为本发明实施例2制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器与不同浓度的阿司匹林溶液混合后的相对荧光强度线性关系图。
[0027] 图4为本发明实施例2制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器对同一浓度条件下的阿司匹林及其类似物的选择性图。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
[0029] 本发明中所用的氨水、TEOS、APTES、正己醇和曲拉通X-100均为分析纯，购买于上海阿拉丁
试剂有限公司；环己烷和丙酮购于国药集团化学试剂有限公司。
[0030] 实施例1：
[0031] (1)制备高荧光掺氮碳量子点
[0032] 将0.5g柠檬酸和0.5g尿素溶解在10mL去离子水中，待搅拌至均一透明溶液后，转移至
不锈钢聚四氟乙烯衬里的反应釜中；在140℃烘箱中，反应4.0h；待自然冷却至室温后，将所得的深绿色溶液用丙酮沉淀三次，离心，得到沉淀物，即为高荧光掺氮碳量子点，记为N-CQDs；最后，将制备的N-CQDs干燥、研磨后得到粉末；加入水中混合，得到掺氮碳量子点溶液；
[0033] (2)制备基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器
[0034] 在25mL烧瓶中加入7.5mL环己烷、1.8mL正己醇和1.77mL曲拉通X-100，室温条件下以1000rpm/min，磁力搅拌20min后，加入1.0mL浓度为2g/L的掺氮碳量子点溶液；搅拌20min后，加入200μL TEOS和200μL氨水，混合溶液充分搅拌90min；将60μL的APTES和18mg阿司匹林分加入到混合溶液中，黑暗条件下搅拌反应20h，反应结束后，向混合溶液中加入10mL丙酮进行破乳，离心洗涤三遍，用乙醇洗脱模板分子，最后在80℃的条件下真空干燥12h，得到基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器，记为MIPs。
[0035] 实施例2：
[0036] (1)制备高荧光掺氮碳量子点
[0037] 将0.5g柠檬酸和0.5g尿素溶解在10mL去离子水中，待搅拌至均一透明溶液后，转移至不锈钢聚四氟乙烯衬里的反应釜中；在160℃烘箱中，反应4.0h；待自然冷却至室温后，将所得的深绿色溶液用丙酮沉淀三次，离心，得到沉淀物，即为高荧光掺氮碳量子点，记为N-CQDs；最后，将制备的N-CQDs干燥、研磨后得到粉末；加入水中混合，得到掺氮碳量子点溶液；
[0038] (2)制备基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器
[0039] 在25mL烧瓶中加入7.5mL环己烷、1.8mL正己醇和1.77mL曲拉通X-100，室温条件下以800rpm/min，磁力搅拌20min后，加入1.0mL浓度为2g/L的掺氮碳量子点溶液；搅拌30min后，加入200μL TEOS和200μL氨水，混合溶液充分搅拌2.0h；将60μL APTES和18mg阿司匹林分加入到混合溶液中，黑暗条件下搅拌反应24h。反应结束后，向混合溶液中加入10mL丙酮进行破乳。离心洗涤三遍，用乙醇洗脱模板分子，最后在60℃的条件下真空干燥12h，得到基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器，记为MIPs。
[0040] 实施例3：
[0041] (1)制备高荧光掺氮碳量子点
[0042] 将0.5g柠檬酸和0.5g尿素溶解在10mL去离子水中，待搅拌至均一透明溶液后，转移至不锈钢聚四氟乙烯衬里的反应釜中；在200℃烘箱中，反应4.0h。待自然冷却至室温后，将所得的深绿色溶液用丙酮沉淀三次，离心，得到沉淀物，即为高荧光掺氮碳量子点，记为N-CQDs；最后，将制备的N-CQDs干燥、研磨后得到粉末；加入水中混合，得到掺氮碳量子点溶液；
[0043] (2)制备基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器
[0044] 在25mL烧瓶中加入7.5mL环己烷、1.8mL正己醇和1.77mL曲拉通X-100，室温条件下以600rpm/min，磁力搅拌20min后，加入1.0mL浓度为2g/L的掺氮碳量子点溶液；搅拌30min后，加入300μLRTEOS和300μL氨水，混合溶液充分搅拌100min；将90μL APTES和18mg阿司匹林分加入到混合溶液中，黑暗条件下搅拌反应24h；反应结束后，向混合溶液中加入10mL丙酮进行破乳；离心洗涤三遍，用乙醇洗脱模板分子，最后在60℃的条件下真空干燥12h，得到基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器，记为MIPs。
[0045] 对比例：
[0046] 按照实施例2的步骤操作，唯一的区别是不加入阿司匹林，最终得到出产物记为NIPs.
[0047] 基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器对阿司匹林检测：
[0048] 试验例1：
[0049] 配置不同浓度的阿司匹林乙醇溶液(分别为0mg/L、0.9mg/L、1.8mg/L、2.7mg/L、3.6mg/L、4.5mg/L、5.4mg/L、6.3mg/L、7.2mg/L、8.1mg/L、9.0mg/L)，分别取10μL分子印迹聚合物分散液和50μL阿司匹林乙醇溶液加入到10mL比色管中，并用去离子水定容至5mL，室温下振荡后静置3.0min。在345nm的激发
波长，激发波长和发射波长的狭缝宽度均为10nm，
光电倍增管电压为750V，扫描的波长范围为350～650nm的条件下，用荧光分光光度计探究不同浓度的阿司匹林对相同浓度的分子印迹聚合物的荧光强度的影响。
[0050] 图2为本发明的分子印迹荧光传感器与不同浓度的阿司匹林作用后的曲线图，从上至下，每条线分别代表浓度为0mg/L、0.9mg/L、1.8mg/L、2.7mg/L、3.6mg/L、4.5mg/L、5.4mg/L、6.3mg/L、7.2mg/L、8.1mg/L、9.0mg/L的阿司匹林溶液与分子印迹荧光传感器作用后的荧光强度。由图中能够直观的看到，随着阿司匹林溶液浓度的增加，分子印迹荧光传感器的荧光强度逐渐降低，说明了分子印迹荧光传感器能够定性地检测阿司匹林；在0-
9.0mg/L的浓度范围内，间隔相同的阿司匹林浓度，分子印迹荧光传感器荧光猝灭率几乎一致，从而说明基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器能够规律性检测阿司匹林。
[0051] 图3为本发明实施例2制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器与不同浓度的阿司匹林溶液混合后的相对荧光强度线性图；由图3可以看出，以阿司匹林浓度[c]为横坐标，F0/F为纵坐标绘制荧光响应曲线，得到对应方程：(F0-F)/F0＝0.00118(CAsp/mg)-0.00494(R2＝0.99596)，线性范围为0-9.0mg/L，结果表明，基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器对阿司匹林的检测方法简单，灵敏度高，具有很好的光学检测能力。
[0052] 试验例2：
[0053] 将目标物(阿司匹林，Asp)，及其类似物(阿奇霉素、青蒿素、青霉素G钠盐)分别配置成90mg/L的乙醇溶液，超声使其混合均匀。取10μL基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器分散液加入到10mL比色管中，再加入50μL阿司匹林或其类似物，并用乙醇定容至5.0mL，分别将混合溶液在室温下振荡后静置3.0min，用荧光分光光度计分别记录加入阿司匹林和其类似物前后的混合溶液的荧光强度。
[0054] 如图4为本发明制备的基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器对阿司匹林及其类似物在同一浓度条件下的相对荧光强度图；由图可以看出，加入阿司匹林前后，基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器的相对荧光强度值(F0/F)为2.29，而分别加入阿奇霉素、青蒿素、青霉素G钠盐前后的相对荧光强度值(F0/F)仅分别为1.05、1.03、1.01；由检测结果可以看出，阿司匹林对基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器的猝灭量最大，明显高于阿司匹林类似物，说明了基于N-CQDs的分子印迹荧光传感器对阿司匹林具有明显的特异性识别效果。
[0055] 说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本
说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行
修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围内。
