基于量子点的抗菌药电化学和荧光传感研究

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抗菌药的发明和使用,极大地提高了人类的健康水平,改善了人类的生活质量。但是,由于人类不合理地使用,抗菌药已经成为土壤、水以及食品中一种新的污染物。通过食物链和生态循环,残留的抗菌药会进入人体,对人类的健康造成危害。因此,开发用于检测抗菌药残留的分析方法受到了广泛关注。近二十年来,量子点由于具有优异的光、电特性,成为药物分析领域研究的热点。本论文主要利用量子点的光学和电学性质,构建了基于量子点的电化学、光学传感器,用于最常用的两大类抗菌药:磺胺类药物和氟喹诺酮类药物的灵敏、准确的检测。主要研究内容如下:(1)基于硫化锌量子点/石墨烯/Nafion的新型电化学传感器(ZnS QDs/GR/Nafion)同时测定磺胺二甲嘧啶和二氟沙星采用水相合成法制备了水溶性的ZnS QDs,并通过滴涂手段将ZnS QDs/GR/Nafion复合材料修饰到玻碳电极表面,构建一种新型高效电化学传感器用于同时测定磺胺二甲嘧啶和二氟沙星。通过光谱技术、X射线衍射仪、透射电子显微镜(TEM)和能谱(EDS)对复合材料进行了表征。利用电化学技术研究了磺胺二甲嘧啶和二氟沙星在修饰电极上的电化学行为,并对实验条件进行优化。研究发现,磺胺二甲嘧啶(SMZ)和二氟沙星(DIF)在修饰电极上得到了良好的分离,所制备的修饰电极对SMZ和DIF的氧化具有高电催化活性。其检测的线性范围广(磺胺二甲嘧啶和二氟沙星均为0.04-7μmol/L),检测限低(磺胺二甲嘧啶和二氟沙星分别为6.9 nmol/L和2.4 nmol/L)。该修饰电极被应用于猪肉中SMZ和DIF的检测,所获得结果与HPLC方法一致。(2)基于石墨烯量子点诱导的铜纳米颗粒/多壁碳纳米管的分子印迹传感器选择性测定磺胺间甲氧嘧啶采用热解柠檬酸的方法合成了石墨烯量子点,在此基础上诱导铜纳米颗粒/多壁碳纳米管纳米复合材料(GQDs-Cu NPs/MWCNTs)的合成,并将其修饰在玻碳电极上,之后利用电化学聚合技术,将模板分子和聚吡咯聚合在电极表面,通过过氧化洗脱模板,从而构建具有高选择性的分子印迹电化学传感器(MIP/GQDs-Cu NPs/MWCNTs-GCE)。通过红外光谱、荧光光谱、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对材料进行表征。利用循环伏安法探讨了修饰电极的电化学特性。结果表明,MIP/GQDs-Cu NPs/MWCNTs-GCE对磺胺间甲氧嘧啶有良好的电催化活性。在最佳实验条件下,对磺胺间甲氧嘧啶进行检测,其线性范围为0.2-40μmol/L,检测限为73 nmol/L,选择性、重复性优异。该修饰电极用于牛奶中磺胺间甲氧嘧啶的测定,效果良好。(3)基于铒掺杂硫化锌量子点分子印迹荧光传感器(MIP/Er3+/ZnS QDs)选择性测定环丙沙星通过将稀土金属Er3+掺入ZnS量子点内,极大地提高了其量子点的荧光强度。在此基础上结合分子印迹技术,制备MIP/Er3+/ZnS QDs传感器。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜对合成材料的形貌进行表征,同时利用光谱技术对材料进行了光学性质的研究。最后在最佳实验条件下获得了测定环丙沙星的线性范围(0.1-10μmol/L),并成功用于牛奶中环丙沙星的测定。
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