顧天勛，邱華，李曉強

(江南大學 生態(tài)紡織教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

氯霉素(CAP)屬于具有廣譜抑菌作用的抗生素類藥，因其嚴重的毒副作用，如造血系統(tǒng)的毒性反應、骨髓抑制等，已被許多國家和地區(qū)列為禁用藥物。目前，測定氯霉素的方法主要有:紫外分光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜法、熒光法等［1-4］。江虹等以曙紅Y 為探針，用共振瑞利散射法測定了藥物中氯霉素、甲砜霉素的含量［5］。盡管這些方法有很高的靈敏性和準確性，但是卻需要培訓專門的技術人員、耗費昂貴的檢測費用、操作繁瑣，且樣品必須送往專業(yè)實驗室進行數據分析等。因此，需要建立快速有效的氯霉素殘留檢測新方法，以保障人們的生命安全。

由Ⅱ-Ⅵ族元素組成的量子點是三維受限的無機半導體納米晶體［6-8］，因具有獨特的光學性質和化學性質，尤其是作為生物熒光探針［9-12］，而得到了廣泛的應用。量子點的優(yōu)異性能包括激發(fā)光譜寬，連續(xù)分布、具有對稱分布的發(fā)射光譜和寬度窄的激發(fā)光譜［13-14］，并且，通過控制量子點的粒徑大小可以制備出不同發(fā)射波長的量子點。有文章報道，用水溶液狀態(tài)下的量子點對氯霉素的檢測，但是溶液狀態(tài)下的量子點不穩(wěn)定容易發(fā)生團聚，影響量子點的發(fā)光性能，而且量子點的制備屬于比較繁瑣的實驗，且具有一定的成本，所以怎樣固定量子點以改善其穩(wěn)定性，同時能夠對藥物進行檢測有顯示意義。

本文采用巰基乙酸作為穩(wěn)定劑，在水溶液中制備了碲化鎘量子點，通過靜電紡絲方法將量子點結合于纖維膜中，對其進行固定，從而明顯改善量子點的穩(wěn)定性，避免了長時間保存而發(fā)生團聚;并且靜電紡絲納米纖維膜具有超大的比表面積，固定在納米纖維膜上的量子點可以和氯霉素充分接觸，達到藥物檢測的目的。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

碲粉、氯化鎘、硼氫化鈉、巰基乙酸、氫氧化鈉、聚乳酸均為分析純;氯霉素，標準品(純度為99.5%);實驗用水為二次蒸餾水。

JEM-2100F 透射電子顯微鏡;SU-1510 掃描電子顯微鏡;F-4600 熒光分光光度計;Nicolet iS10 傅里葉紅外變換光譜儀;FM-400 熒光顯微鏡。

1.2 熒光探針的制備

1.2.1 水溶性量子點的合成 在50 mL 圓底燒瓶中加入0.16 g 硼氫化鈉，30 mL 去離子水，0.15 g 碲粉，稍晃動，將瓶口塞緊，在木塞上插入導管，另一端水封，將燒瓶置于超聲波容器中(圖1)，在超聲條件下反應2 h，發(fā)現水封的燒杯中有氣泡冒出，溶液逐漸變?yōu)樽仙?，得前驅體。

取一個三頸燒瓶，持續(xù)通入氮氣20 min 除氧，然后往燒瓶中加入0.386 g 氯化鎘，140 mL 去離子水，繼續(xù)通氮除氧30 min。注入0.37 mL 巰基乙酸，有白色沉淀生成，用1 mol/L 的氫氧化鈉調節(jié)pH值，當pH 接近9.0 時，溶液中的白色沉淀消失?？焖傧驘咳芤褐凶⑷肭膀岓w，在100 ℃加熱冷凝回流3 h。隨著回流，溶液顏色變深。

圖1 前驅體制備裝置Fig.1 Schematic diagram of the device for precursor synthesis

1.2.2 CdTe 量子點/聚乳酸(PLA)納米纖維熒光探針的制備 取2.0 g PLA 于25 mL 燒杯中，加入18 g 三氟乙醇，在室溫下攪拌1 h，使PLA 充分溶解。加入0.1 g 的CdTe 量子點，繼續(xù)攪拌1 h。取攪拌液于注射器中，調節(jié)靜電紡絲參數，電壓15 kV，距離15 cm，紡絲流速1.5 mL/h，室溫下紡絲。

1.3 氯霉素的測定

將CdTe 量子點/PLA 熒光探針投入氯霉素標準溶液中，室溫下放置20 min，取出用純N2吹干，對熒光探針進行性能表征。

2 結果與討論

2.1 CdTe 量子點結構與形貌表征

2.1.1 TEM 分析 圖2 為CdTe 量子點TEM 圖。

圖2 CdTe 量子點透射電鏡圖Fig.2 TEM graph of the CdTe quantum dots

由圖2 可知，CdTe 量子點的形貌近似為球形，被一層巰基乙酸包覆。在制備量子點時加入巰基乙酸能夠很好的阻止量子點發(fā)生團聚，分布均勻，且分散性較好，沒有出現明顯的聚集現象。而且?guī)€基乙酸修飾的量子點因為會有—OH 的存在，所以水溶性比較好，有很好的生物相容性。

2.1.2 FTIR 分析 CdTe 量子點FTIR 圖見圖3。

圖3 CdTe 量子點溶液紅外光譜圖Fig.3 IR photographs of CdTe quantum dots

由圖3 可知，2 900 ～3 000 cm－1的寬峰是羧基官能團中的—OH 伸縮振動，2 567 cm－1的較弱的峰是—SH 的伸縮振動峰，1 723 cm－1的較強的伸縮振動峰是CO。圖中巰基乙酸-量子點的紅外光譜2 567 cm－1的—SH 的伸縮振動峰消失，說明在合成量子點過程中，巰基乙酸的—SH 與Cd2+發(fā)生配位作用，使得制得的量子點表面缺陷減少，且非輻射中心減少，能很好的提高量子點的穩(wěn)定性和發(fā)光強度。

2.2 CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針結構與性能表征

2.2.1 SEM 和TEM 分析 圖4(a)、(b)分別為CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針的SEM 和TEM 圖譜。

圖4 CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針掃描電鏡圖以及透射電鏡圖Fig.4 SEM and TEM photographs of CdTe quantum dots and CdTe QDs/PLA nanofibers

由圖4(a)和4(b)可以看出，量子點能夠很好的附著在納米纖維膜上。

2.2.2 EDS 分析 圖5 為CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針的EDS 圖譜。EDS 顯示CdTe 量子點/PLA 納米纖維元素百分比。

圖5 CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針能譜圖Fig.5 Energy dispersive X-ray spectrometer photographs of CdTe QDs/PLA nanofiber

由圖5 可知，溶液中有Cd 和Te 的存在，說明所合成的物質當中有這兩種元素。鈉元素是在調節(jié)pH 值時加入的NaOH，C 和O 是所用紡絲液聚乳酸，硫元素的存在主要是因為CdTe 水溶性量子點外層包覆的巰基乙酸含有硫元素。巰基乙酸的存在，使得量子點趨于穩(wěn)定，不太容易發(fā)生團聚。盡管如此，水溶液中的量子點不穩(wěn)定，經過一段時間還會發(fā)生部分團聚，需要其它固定量子點的方法。利用靜電紡絲，成功地將量子點固定在納米纖維膜上。

2.2.3 熒光顯微鏡圖分析 圖6 表示了CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針的熒光顯微鏡圖。

圖6 CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針的熒光顯微鏡圖Fig.6 Fluorescence microscope photographs of CdTe QDs/PLA nanofibers(a)可見光下;(b)365 nm 激發(fā)

巰基乙酸包覆的量子點在放置一段時間后，量子點會發(fā)生團聚現象，導致量子點的發(fā)射波長增大，直至肉眼無法觀測到量子點的熒光效應。而通過靜電紡絲制備的量子點/PLA 纖維在室溫下放置3 個月后，量子點纖維的發(fā)射波長幾乎沒有變化。圖6(a)和圖6(b)分布是可見光下的CdTe 量子點/PLA納米纖維顯微圖和在365 nm 激發(fā)下的熒光顯微鏡圖，測得的熒光發(fā)射波長為570 nm。從圖6(b)可以看出，納米纖維中確實有CdTe 量子點存在，且熒光效果比較明顯，量子點分布均勻，這說明了PLA確實對量子點起到了很好的固定作用。

2.3 CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針與氯霉素作用后的熒光光譜分析

2.3.1 熒光光譜分析 圖7 為熒光探針與氯霉素作用后的熒光光譜圖。

由圖7 可知，激發(fā)波長365 nm，發(fā)射波長570 nm，氯霉素濃度30 μg/mL。

圖7 CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針與氯霉素作用后的熒光光譜圖Fig.7 Fluorospectro photometer photographs of the reaction between CdTe QDs/PLA nanofibers and chloramphenicol

當量子點表面的有機配體被其他的極性硫醇取代后，量子點表面的晶格缺陷增大，非輻射重組的發(fā)生增加，使量子點的熒光發(fā)生猝滅。因此可知，氯霉素改變了CdTe 量子點的表面狀態(tài)，增大了表面缺陷和非輻射重組的發(fā)生，從而使CdTe 量子點發(fā)生熒光猝滅。說明量子點與氯霉素發(fā)生了熒光共振能量轉移，也證明了CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針可以對氯霉素進行檢測，且檢測效果比較明顯。并且量子點經過納米纖維的固定，CdTe 量子點/PLA 納米纖維作為穩(wěn)定的熒光探針可以保存很長一段時間而不會團聚變質。

2.3.2 熒光探針對氯霉素的測定曲線 圖8(a)為

CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光強度隨氯霉素濃度變化圖，(b)為標準曲線。

圖8 (a)CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光強度隨氯霉素濃度變化圖，(b)為標準曲線Fig.8 Fluorescence intensity with chloramphenicol concentration variation and stanard curve

由圖8(a)可知，在一定濃度范圍內，量子點的熒光強度會隨氯霉素含量的增加而下降，從而達到檢測氯霉素的目的。

由圖8(b)可知，曲線在10 ～80 μg/mL 范圍內線性關系良好，回歸方程為:ΔF =5.384c +47.865(ΔF 為熒光強度變化)，相關系數為0.998 5，檢測限為0.814 μg/mL。

實驗證明，通過此種方法可以對氯霉素進行準確、有效、直觀的檢測。

3 結論

利用靜電紡絲技術制備CdTe 量子點/PLA 納米纖維熒光探針，基于氯霉素對CdTe 量子點的猝滅作用，建立了一種測定氯霉素的新方法。此熒光探針既解決了水溶液狀態(tài)下CdTe 量子點不穩(wěn)定易團聚的缺陷，又能在檢測氯霉素上起到同樣的效果。經測定，體系的熒光猝滅強度與氯霉素濃度在10 ～80 μg/mL 范圍內呈良好線性關系。該方法靈敏度高，操作簡單，選擇性好，對氯霉素的檢測有很好的應用價值。

［1］ 趙銀杰. 紫外分光光度法測定氯霉素注射液的含量［J］.中國獸藥雜志，2000，34(1):22-23.

［2］ 姚玉玲，李紹波，萬喻平，等. 高效液相色譜同時測定飼料中三種抗生素［J］. 化學研究與應用，2009，21(1):25-30.

［3］ 王建華，陳世山. 同時測定魚肉中氯霉素和甲砜霉素殘留量的毛細管氣相色譜法［J］. 分析測試學報，2001，20(3):89-91.

［4］ 潘瑩宇，張建新，許茜.熒光衍生化法測定牛奶中氯霉素殘留的研究［J］.分析試驗室，2005，24(5):67-70.

［5］ 江虹，劉玲，侯永富.氯霉素甲砜霉素與曙紅Y 的共振瑞利散射光譜及應用［J］. 化學研究與應用，2012，24(8):65-67.

［6］ Chen Y F，Rosenzweig Z.Luminescent CdS quantum dots selective ion probers［J］. Analchem，2002，74 (19):5132-5142.

［7］ Chan W C W，Maxwell D J，Gao X H，et al.Luminescent quantum dots for multiplexed biological detection and imaging［J］.Curr Opin Biotech，2002，13(1):40-46.

［8］ Deb P，Bhattacharyya A，Ghosh S K，et al.Excellent biocompatibility of semiconductor quantum dots encased in multifunctional poly(N-isopropylacrylamide)nanoreservoirs and nuclear specific labeling of growing neurons［J］.Appl Phy Letter，2011，98:103702-103703.

［9］ 蔣春霞，楊娜，王旭，等. 碲化鎘納米晶與聚合物復合研究進展［J］. 化學研究與應用，2008，20 (11):1391-1396.

［10］李眾，祝欣，董朝青，等. 熒光量子點的水相合成及其在化學和生物分析中的應用［J］.高等學校化學學報，2010，31(10):1905-1915.

［11］龔敏，李金密. 量子點在生物醫(yī)學領域應用的研究進展［J］.國際檢驗醫(yī)學雜志，2011，32(14):1596-1598.

［12］郭應臣，包曉玉，趙一陽，等. CdTe 納米熒光探針的合成及其與DNA 的相互作用［J］. 化學研究與應用，2010，22(1):33-37.

［13］李滿秀，郝曉鳳，王磊，等. 碲化鎘量子點熒光猝滅法測定鎳［J］.冶金分析，2015(6):49-52.

［14］張渝陽，李熒熒，趙琨，等. 碲化鎘量子點作為探針研究核黃素與鮭魚精DNA 的相互作用［J］. 化學學報，2011，69(16):1951-1956.