翁文婷，王思玉，莊君陽(yáng)

泉州師范學(xué)院化工與材料學(xué)院，福建 泉州 362000

引 言

葛根素(Pueraria，Pue)亦稱為葛根黃素。是我國(guó)傳統(tǒng)名貴中草藥葛根中分離出來(lái)的一類異黃酮類衍生物。葛根素具有退熱、鎮(zhèn)靜和使冠狀動(dòng)脈血流量增加的作用，臨床上可用于提高免疫、增強(qiáng)心肌收縮力，保護(hù)心肌細(xì)胞，降血壓等作用。近幾年研究發(fā)現(xiàn)葛根素對(duì)肝損傷修護(hù)和骨質(zhì)疏松癥的抑制也有很好療效[1-2]。葛根素在血管疾病治療中有重要性，準(zhǔn)確測(cè)定葛根素含量可保證葛根素制劑的藥品質(zhì)量。葛根提取物的含量測(cè)定收錄于在《中華人民共和國(guó)藥典》(2015年版)(一部)，為高效液相色譜法[3]。此方法雖靈敏，但是儀器設(shè)備昂貴、操作繁瑣且需使用大量溶劑。采用其他色譜方法測(cè)定葛根素的含量，均是建立在葛根素的紫外吸收特性的基礎(chǔ)上，檢測(cè)靈敏度受限。也有報(bào)道主要采用聯(lián)用技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)葛根素的快速靈敏檢測(cè)[4]。但這些方法均存在儀器條件要求較高或檢測(cè)干擾較大等問(wèn)題。尋找操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高和線性范圍寬的葛根素檢測(cè)方法具有重要意義。

熒光光譜分析法儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，靈敏度高。利用葛根在弱堿性溶液環(huán)境下的弱熒光性質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其含量的直接熒光分析檢測(cè)，結(jié)合固相萃取前處理方法可采用高效液相色譜法明顯提高檢測(cè)靈敏度，用于體內(nèi)樣品中藥物含量的檢測(cè)[5]。然而，葛根素是一種弱熒光物質(zhì)，其內(nèi)源熒光很弱。當(dāng)外界條件發(fā)生改變，如在不同酸度、不同溶劑中以及入射光源的波長(zhǎng)等，都會(huì)導(dǎo)致葛根素?zé)晒鈴?qiáng)度的變化，影響到檢測(cè)方法的穩(wěn)定性。為此，人們轉(zhuǎn)向研究采用熒光探針間接測(cè)定葛根素含量的新方法。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)性能穩(wěn)定、表面積大、制備工藝簡(jiǎn)易且水溶性良好的量子點(diǎn)熒光探針的出現(xiàn)，為研發(fā)低成本，低污染的中藥成分檢測(cè)方法提供良好的手段。Qu等[6]以量子點(diǎn)結(jié)合免疫色譜法定量檢測(cè)葛根素，檢測(cè)限為5.8 ng·mL-1。Zhang等[7]將CdTe量子點(diǎn)結(jié)合石墨烯制備納米復(fù)合材料作為葛根素的快速響應(yīng)和高靈敏的電化學(xué)傳感器。Fan等[8]利用氧化石墨烯引發(fā)魯米諾的強(qiáng)化學(xué)發(fā)光，隨后信號(hào)被葛根素抑制而建立化學(xué)發(fā)光(CL)方法測(cè)定中藥材和人尿樣中葛根素的含量。

基于廉價(jià)環(huán)保的碳點(diǎn)構(gòu)建熒光傳感薄膜的方法罕見(jiàn)報(bào)道，可能是歸因于組裝薄膜上的量子點(diǎn)密度小，發(fā)光強(qiáng)度弱，不利于響應(yīng)信號(hào)檢測(cè)的缺陷。研究表明，金屬銀納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體局域電磁場(chǎng)可激增特定距離處發(fā)光體的信號(hào)，即表面增強(qiáng)熒光(surface enhanced fluorescence, SEF)效應(yīng)，并成功應(yīng)用于表面增強(qiáng)拉曼光譜[9]和熒光光譜。結(jié)合具有粘附性能和還原特性的聚多巴胺，可在光滑的玻璃表面獲得增強(qiáng)因子高、重復(fù)性和穩(wěn)定性好的銀納米基底[10-13]。

本文以胱氨酸和檸檬酸為碳源，采用水熱法制備的熒光碳點(diǎn)(fluorescent carbon dots, FCDs)為研究探針。利用多巴胺堿性溶液的自聚成膜過(guò)程中同步還原硝酸銀，在FTO導(dǎo)電玻璃上形成聚多巴胺(Polydopamine, PDA)復(fù)合銀納米(Ag nanoparteles, AgN)基底(FTO/PDA-AgN)。通過(guò)熒光光譜、紫外光譜、交流阻抗與循環(huán)伏安曲線等方法優(yōu)化PDA-AgN復(fù)合膜的制備條件，探討銀納米對(duì)熒光碳點(diǎn)的增強(qiáng)效應(yīng)。構(gòu)建的FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs相比于未引入銀納米的薄膜熒光增強(qiáng)近3倍。葛根素的加入引起傳感膜外層碳點(diǎn)的熒光猝滅，由此建立熒光傳感膜對(duì)葛根素的檢測(cè)響應(yīng)，線性回歸方程為I0/I=2.843×104cPue+1.068，相關(guān)系數(shù)r=0.9985 6，檢出限LOD=2.31×10-7mol·L-1(3 SD/K)。相比于非銀納米增強(qiáng)型熒光傳感膜體系的檢出限降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Cary eclipse熒光分光光度計(jì)(美國(guó)Varian公司)； UV-2600紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(日本Shimazu公司)； F-7000熒光分光光度計(jì)(日本Hitachi公司)； FLS920熒光光譜儀(英國(guó)Edinburgh Instruments)； TECNAI G2 Spirit TWIN 場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡(美國(guó)FEI公司)； S-4800掃描電子顯微鏡(日本Hitachi公司)； ZetaPALS Zeta電位及粒徑分析儀(美國(guó)布魯克海文儀器公司)； EscaLab 250XiX-射線光電子能譜儀(美國(guó)賽默飛電子公司)； Freezone 6plus真空冷凍干燥機(jī)(美國(guó)LABCONCO公司)； DHG-924OA電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏設(shè)備有限公司)。

L-胱氨酸(cystine, Cys)； 檸檬酸(citric acid, CA)； 多巴胺(dopamine, DA)； AgNO3； 三羥甲基氨基甲烷(Tris[hydroxymethyl]metyl aminomethane; Tris)； 聚二烯二甲基氯化銨(Poly[dimethyl diallyl ammonium chloride], PDDA)均為分析純，購(gòu)自阿拉丁試劑有限公司； 聚苯乙烯磺酸鈉(polystyrene sulfonate, PSS)購(gòu)自美國(guó)Acros試劑有限公司； 葛根素標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自上海如吉生物科技有限公司； 導(dǎo)電玻璃FTO(10 mm×20 mm，武漢晶格太陽(yáng)能科技有限公司)； 其余的試劑均為分析純； 試驗(yàn)所用的水為超純水。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)采用三電極體系： 以組裝膜為工作電極，鉑片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極。

1.2 方法

1.2.1 熒光碳點(diǎn)的制備和表征

稱取0.30 g胱氨酸和0.06 g的檸檬酸，用超純水定容至6 mL，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中，置于電熱恒溫干燥箱，于180 ℃下反應(yīng)7 h，制備的熒光碳點(diǎn)記錄為FCDs。合成后的碳點(diǎn)溶液在10 000 r·min-1的轉(zhuǎn)速下離心10 min。收集上清液轉(zhuǎn)入透析袋連續(xù)透析24 h (截留分子量為500 Da)，以去除過(guò)量的前軀體。最后，用0.2 μm的聚四氟乙烯微孔濾膜對(duì)透析液進(jìn)行過(guò)濾處理，得到純化的FCDs溶液。將溶液冷凍干燥，得淡黃色粉末。準(zhǔn)確稱取固體粉末，用超純水配制為0.01 g·L-1溶液，置于冰箱中保存，用于光譜測(cè)定。

將上述碳點(diǎn)粉末在X射線光電子能譜儀上進(jìn)行基團(tuán)分析，采用X射線源，能量步數(shù)為181，AlKα激發(fā)。取透析處理后的熒光碳點(diǎn)溶液滴到銅網(wǎng)的多孔碳膜上，烘干后，采用場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡觀察碳點(diǎn)的形貌，加速電壓為40～120 kV，放大倍率為10～50萬(wàn)倍。所得圖像使用Nano measure軟件分析處理。用Zeta電位儀(He-Ne激光器激發(fā))表征碳點(diǎn)在溶液中的表面電荷狀態(tài)和水合粒徑。將碳點(diǎn)溶液置于熒光分光光度計(jì)上測(cè)量熒光光譜。設(shè)置測(cè)量參數(shù)如下： Ex=350 nm； ExSlit/EmSlit=5.0 nm/5.0 nm； 發(fā)射光譜掃描范圍： 360～600 nm； Scan rate=1 200 nm·min-1。用FLS920型穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀測(cè)試碳點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率和熒光壽命。熒光量子產(chǎn)率采用積分球相對(duì)法擬合而得。采用nF920納秒燈為激發(fā)光源，使用雙指數(shù)函數(shù)對(duì)熒光壽命曲線進(jìn)行擬合如式(1)

Y(t)=A1exp(-t/τ1)+A2exp(-t/τ2)

(1)

式(1)中：A1和A2對(duì)應(yīng)的是1和2個(gè)過(guò)程中時(shí)間分辨衰減權(quán)重；τ1和τ2分別為第1和2個(gè)過(guò)程的壽命。

最終熒光壽命值按如式(2)計(jì)算

(2)

1.2.2 PDA-AgN復(fù)合膜的制備及表征

聚多巴胺原位還原銀納米復(fù)合膜的制備過(guò)程如圖1所示，將FTO玻片導(dǎo)電面朝上平鋪在培養(yǎng)皿中，分別用丙酮、超純水、無(wú)水乙醇溶液沒(méi)過(guò)玻片表面，超聲洗滌10 min，保證表面潔凈，浸入新制Piranha溶液(98% H2SO4∶30% H2O2=7∶3,V/V)超聲洗滌30 min，最后用超純水多次超聲清洗，氮?dú)獯蹈伞?/p>

準(zhǔn)確移取1 mL DA水溶液加入5 mL pH 8.5的Tris-HCl緩沖溶液，再用純水定容至10 mL為組裝液。緩慢加入培養(yǎng)皿中，沒(méi)過(guò)玻片表面，常溫下靜置5 h，形成FTO/PDA膜。取出用氮?dú)獯蹈珊螅尤?.0 g·L-1的硝酸銀水溶液沒(méi)過(guò)FTO/PDA基底的表面，置于通氮除氧的環(huán)境組裝2 h，取出用氮?dú)獯蹈?，制得FTO/PDA-AgN復(fù)合膜基底，置于真空干燥器保存。

以FTO/PDA作為空白，以FTO/PDA-AgN為樣品，掃描200～800 nm范圍內(nèi)AgN的吸收光譜。用掃描電子顯微鏡放大1萬(wàn)倍進(jìn)行形貌觀察，電壓1.0 kV。分別以FTO，F(xiàn)TO/PDA和FTO/PDA-AgN為工作電極，置于含有5 mmol·L-1K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]的0.1 mol·L-1KCl底液中，掃描頻段為0.01 Hz～100 kHz，振幅為0.005 A條件下進(jìn)行電化學(xué)交流阻抗譜實(shí)驗(yàn)。使用ZSIMDEMO軟件擬合電子傳遞Ret。并以100 mV·s-1掃描速度于-0.6～1.0 V進(jìn)行循環(huán)伏安曲線掃描。計(jì)算還原峰電位值Epc和氧化峰電位值Epa，兩者之差記為ΔEp。

1.2.3 表面增強(qiáng)熒光傳感膜的制備及表征

增強(qiáng)型傳感膜制備及對(duì)葛根素的響應(yīng)流程如圖1所示，將FTO/PDA-AgN放入1% (V/V) 的PDDA溶液中組裝1 h，取出后用超純水清洗，恒溫恒濕箱中晾干； 再置于1 g·L-1的PSS溶液中組裝1 h，同樣操作進(jìn)行清洗和晾干； 重復(fù)該過(guò)程n次，就得到FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]n自組裝膜。再浸入在熒光碳點(diǎn)溶液中3 h，取出后用氮?dú)獯蹈珊蠹吹玫綗晒庠鰪?qiáng)傳感膜FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]n/FCDs。

采用S-4800掃描電子顯微鏡進(jìn)行表面形貌分析，掃描電壓1.0 kV。激光共聚焦顯微圖片采用Leica TCS SP8激光共聚焦熒光顯微鏡進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)碳點(diǎn)的最佳熒光發(fā)射波長(zhǎng)選擇405 nm激發(fā)光源。用自制玻片固定裝置將熒光自組裝膜樣品固定于石英四面比色皿內(nèi)，調(diào)整合適的角度，使玻片組裝面與入射光的夾角約為50°，進(jìn)行熒光光譜測(cè)定。熒光光譜和熒光壽命曲線的掃描參數(shù)同1.2.2。

圖1 聚多巴胺原位還原銀納米熒光增強(qiáng)型自組裝膜的構(gòu)建及葛根傳感示意圖Fig.1 Schematic illustration of fabrication strategy of SAMs for detection of Pueraria

1.2.4 葛根素含量的檢測(cè)

通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表明傳感膜在中性液體環(huán)境中較為穩(wěn)定，結(jié)合前期碳點(diǎn)的性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果。選擇pH 7.20的Tris-HCl緩沖溶液為液體環(huán)境。將FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs玻片固定于2 mL緩沖溶液的熒光比色池中，待膜的熒光信號(hào)穩(wěn)定后，用微量進(jìn)樣器依次加入不同濃度的葛根樣品待測(cè)液，并混勻，穩(wěn)定5 min后，測(cè)熒光光譜。同時(shí)，按照上述步驟對(duì)FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 熒光碳點(diǎn)的制備及表征

按實(shí)驗(yàn)方法制備并純化碳點(diǎn)溶液進(jìn)行紫外光譜和熒光光譜掃描，結(jié)果如圖2(a)所示，F(xiàn)CDs水溶液的最大紫外吸收峰出現(xiàn)在330 nm。熒光光譜的最佳熒光激發(fā)發(fā)射峰為Ex/Em=350 nm/430 nm，溶液在紫外燈下呈現(xiàn)明亮的藍(lán)色熒光。改變不同波長(zhǎng)的激發(fā)光源，該碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置在短波光源下較為穩(wěn)定，在大于最佳激發(fā)波長(zhǎng)的光源照射下發(fā)生明顯紅移。碳點(diǎn)溶液的性能測(cè)試結(jié)果表明，在pH 6～11范圍內(nèi)都呈現(xiàn)穩(wěn)定的熒光發(fā)射，但是在pH小于5.0條件下熒光強(qiáng)度急劇下降并且發(fā)射峰位置發(fā)生了20 nm的移動(dòng)，說(shuō)明該碳點(diǎn)不適合在較酸性的溶液環(huán)境中穩(wěn)定存在，這將為后期熒光膜的組裝條件提供參考。FCDs的熒光衰減曲線采用雙指數(shù)函數(shù)擬合后平均熒光壽命約為(10.75±0.08) ns，見(jiàn)圖2(b)所示。同時(shí)，測(cè)得熒光量子產(chǎn)率可達(dá)到61.7%。這些光譜特性與文獻(xiàn)報(bào)道的N，S摻雜碳點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似[14]。

圖2 FCDs溶液的(a)紫外-可見(jiàn)吸收光譜，熒光光譜和(b)熒光衰減曲線Fig.2 (a) The fluorescence, UV-Vis absorption spectra and (b) Decay curve of FCDs solution

圖3 FCDs的(a) XPS全譜，(b) C(1s)譜，(c) O(1s)譜，(d)N (1s)譜，(e) S(2p)高分辨XPS能譜和 (f)透射電鏡圖像； 內(nèi)插圖為FCDs所對(duì)應(yīng)的粒度分布直方圖

為了進(jìn)一步探究碳點(diǎn)的結(jié)構(gòu)組成，采用XPS、TEM和粒度儀對(duì)碳點(diǎn)進(jìn)行形貌表征。結(jié)果表明，碳點(diǎn)在水溶液中表面呈現(xiàn)負(fù)電荷狀態(tài)。XPS電子能譜表征結(jié)果如圖3(a—e)所示，分別在283.98，399.98和529.98 eV處出現(xiàn)代表C(1s)，N(1s)和O(1s)的特征峰。CDs中所含C，N，O和S元素組成的比例，說(shuō)明胱氨酸的氨基和巰基在碳點(diǎn)合成過(guò)程中嵌入碳點(diǎn)表面N、S摻雜型的CDs。TEM是碳點(diǎn)形貌的最常用表征手段，將純化后的碳點(diǎn)溶液滴加在銅網(wǎng)上，并用紅外燈將其烘干，對(duì)其進(jìn)行了透射電鏡的表征。從圖3(f)可以看出，碳點(diǎn)的分散性很好，大小均一并具有類球狀形貌。內(nèi)插圖顯示的是，經(jīng)高斯曲線擬合得到的顆粒分布圖(計(jì)算約100個(gè)納米顆粒的平均值)，碳點(diǎn)的平均粒徑約為2.45 nm。

2.2 FTO/PDA膜組裝條件優(yōu)化及表征

按照實(shí)驗(yàn)方法配制堿性多巴胺溶液，測(cè)試其光譜變化，跟蹤其自聚合過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4(a)和(b)所示，多巴胺單體在228和278 nm處有精細(xì)結(jié)構(gòu)的紫外吸收峰，并且在320 nm處呈現(xiàn)藍(lán)色熒光發(fā)射峰。多巴胺分子在堿性溶液環(huán)境中，容易自身氧化成醌結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步環(huán)化后成吲哚類聚合物，導(dǎo)致紫外吸收峰消失。對(duì)應(yīng)形成的聚多巴胺膜也沒(méi)有熒光特性，不會(huì)對(duì)后期熒光自組裝膜體系造成背景干擾，說(shuō)明多巴胺在固體表面上形成基底膜的可行性和穩(wěn)定性。

分別以FTO和FTO/PDA為工作電極，測(cè)試PDA膜的循環(huán)伏安和交流阻抗曲線。結(jié)果如圖4(c)和(d)所示，PDA膜形成前后的電化學(xué)性質(zhì)有明顯不同，循環(huán)伏安曲線的氧化還原峰的電位差ΔEp變大，對(duì)應(yīng)的Nyquist圖上高頻區(qū)半圓增大，表明形成的聚多巴胺膜阻礙的溶液中[Fe(CN)6]3-/4-的電荷傳遞到電極的過(guò)程，進(jìn)一步表明了FTO/PDA膜的形成。通過(guò)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化組裝條件，確定在pH 8.5 Tris-HCl緩沖溶液的2.0 g·L-1多巴胺溶液中，浸泡3 h后，就可形成穩(wěn)定的聚多巴胺薄膜。

2.3 FTO/PDA-AgN膜組裝條件優(yōu)化及表征

在FTO/PDA膜的基礎(chǔ)上，按照實(shí)驗(yàn)方法制備FTO/PDA-AgN，通過(guò)掃描電鏡和紫外吸收曲線跟蹤膜上AgN的形成過(guò)程。結(jié)果如圖5(a)所示，隨著浸泡硝酸銀溶液的時(shí)間延長(zhǎng)，形成的聚多巴胺復(fù)合銀納米膜在440 nm的紫外吸收峰位置發(fā)生藍(lán)移，并且吸光度逐漸增強(qiáng)，6 h時(shí)在430 nm處具有最窄的峰型。銀納米的紫外吸收峰均說(shuō)明此時(shí)形成銀納米顆粒粒徑分布最為均勻[13]。同樣的實(shí)驗(yàn)也設(shè)計(jì)進(jìn)行不同銀離子濃度的優(yōu)化，并考察聚多巴胺膜的形成條件對(duì)銀納米的粒徑分布的影響。按照實(shí)驗(yàn)方法，在此基底上制備增強(qiáng)型自組裝膜FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs，其熒光光譜結(jié)果如圖5(b)所示，當(dāng)浸泡為6 h時(shí)，膜的熒光強(qiáng)度也達(dá)到最大。因此，結(jié)合膜的熒光增強(qiáng)效應(yīng)，優(yōu)化可得FTO/PDA-AgN膜的最佳形成條件是將FTO/PDA在3 g·L-1的AgNO3溶液中浸泡6 h。對(duì)應(yīng)的掃描電鏡圖片及其能譜分析如圖5(c)和(d)所示，進(jìn)一步驗(yàn)證了銀離子在聚多巴胺膜上原位還原，形成納米Ag顆粒。連續(xù)10 h觀察銀納米的紫外光譜，吸收峰位置沒(méi)有發(fā)生明顯變化，說(shuō)明此方法制得的納米Ag顆粒具有較好的穩(wěn)定性。

圖4 pH 8.5 Tris-HCl溶液中1.0 g·L-1 DA溶液和聚多巴胺膜的(a)紫外-可見(jiàn)吸收光譜和 (b)熒光光譜圖及成膜前后的(c)循環(huán)伏安曲線與(d)交流阻抗圖

2.4 熒光增強(qiáng)膜的組裝及機(jī)理研究

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)PDDA和PSS聚電解質(zhì)分子的靜電吸附作用，將引入銀納米前后的基底進(jìn)行層層自組裝，構(gòu)建不同聚電解質(zhì)間隔層數(shù)的熒光增強(qiáng)膜FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]n/FCDs和FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]n/FCDs(n代表PDDA/PSS雙層膜的層數(shù))。熒光光譜結(jié)果如圖6所示，隨著組裝間隔層數(shù)的增加，制備的自組裝膜的熒光強(qiáng)度也增加，當(dāng)n=3層時(shí)，相比于FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs自組裝膜，F(xiàn)TO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)效果最明顯，表明銀納米基底對(duì)碳點(diǎn)熒光信號(hào)的增強(qiáng)效應(yīng)呈現(xiàn)出一定的距離依賴性。

通過(guò)激光共聚焦顯微鏡對(duì)增強(qiáng)型自組裝膜進(jìn)行熒光信號(hào)表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7(a)和(b)所示，在同一條件下，引入銀納米的FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs SAMs的發(fā)光性能明顯強(qiáng)于FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs SAMs。

將這兩種自組裝膜進(jìn)行熒光壽命的驗(yàn)證。熒光衰減曲線如圖7(c)所示，通過(guò)擬合計(jì)算，F(xiàn)TO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDsSAMs的熒光平均壽命為6.084 ns，而FTO/PDA-AgN/[PSS/PDDA]n/CDsSAMs的熒光壽命僅為2.983 ns。說(shuō)明銀納米基底對(duì)碳點(diǎn)熒光信號(hào)的增強(qiáng)也伴隨著輻射衰減率的增加。由此，可推測(cè)銀納米對(duì)碳點(diǎn)熒光增強(qiáng)機(jī)理如局域表面等離子體共振效應(yīng)的作用。

2.5 熒光增強(qiáng)膜對(duì)葛根藥物的傳感分析

由于葛根分子對(duì)傳感膜上碳點(diǎn)的熒光信號(hào)具有猝滅效應(yīng)，按實(shí)驗(yàn)方法建立FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs測(cè)定葛根含量的分析方法。結(jié)果如圖8(a,b)所示，在3.33×10-7～1.50×10-5mol·L-1范圍內(nèi)，熒光信號(hào)猝滅程度與加入的葛根標(biāo)準(zhǔn)品濃度呈良好的線性關(guān)系，測(cè)定的線性方程為I0/I=2.843×104cPue+1.068，相關(guān)系數(shù)為r=0.998 56。檢出限為2.31×10-7mol·L-1(3 SD/K)，其中K為工作曲線的斜率2.843×104，RSD為10次空白試驗(yàn)值0.218 9%。檢測(cè)靈敏度相比于FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs的線性響應(yīng)方程為I0/I=2.625×103cPue+0.949 9 (r=0.988 49)，檢測(cè)限提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖6 不同間隔層數(shù)條件下制備的FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs(紅色)和 FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs(黑色)自組裝膜的熒光光譜圖Fig.6 The fluorescence spectra of FCD-adsorbed SAMs with (red) and without (black) AgN as a function of spacer (PDDA/PSS)n (n=1～5) bilayers

圖7 (a) FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs，(b) FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs自組裝膜的激光共聚焦顯微圖片及(c)熒光衰減曲線

圖8 (a) FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs對(duì)葛根素的熒光傳感分析； (b) FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs(黑)和FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs (紅)傳感膜的線性擬合曲線

3 結(jié) 論

以胱氨酸和檸檬酸為碳源，采用180 ℃一步水熱法合成氮硫摻雜結(jié)構(gòu)的碳點(diǎn)。該藍(lán)色熒光碳點(diǎn)呈內(nèi)徑約3 nm的球狀結(jié)構(gòu)，并具有61.7%的高熒光量子產(chǎn)率。借助堿性多巴胺的粘附性能和還原性能，在聚多巴胺膜形成過(guò)程中同步進(jìn)行銀離子的化學(xué)還原，得到聚多巴胺復(fù)合銀納米基底。此法操作簡(jiǎn)易，相比于溶液相制備銀納米方法，可有效彌補(bǔ)納米粒子易團(tuán)聚氧化的缺陷。以水熱法合成N, S摻雜的藍(lán)色熒光碳點(diǎn)作為研究對(duì)象，采用自組裝技術(shù)精確控制基底和FCDs之間的距離，構(gòu)建的增強(qiáng)熒光型傳感薄膜FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]3/FCDs，銀納米膜表面的碳點(diǎn)熒光信號(hào)增強(qiáng)了近三倍。熒光增強(qiáng)現(xiàn)象呈現(xiàn)出明顯的距離依賴性，并導(dǎo)致輻射衰減率的增加, 熒光壽命明顯降低?？赏茰y(cè)銀納米對(duì)膜表面碳點(diǎn)的熒光增強(qiáng)是基于金屬納米的局域等離子體共振效應(yīng)。熒光增強(qiáng)型傳感膜可用于測(cè)定葛根藥物的含量，檢出限為2.31×10-7mol·L-1，相比無(wú)銀納米的熒光傳感膜的檢出限4.216×10-6mol·L-1，檢測(cè)靈敏度提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí)。