一种发光型传感器及其构筑方法与在检测植物水杨酸含量中的应用

技术领域

本发明属于化学发光传感分析技术领域，具体涉及一种发光型传感器及其构筑方法与在检测植物水杨酸含量中的应用。

背景技术

水杨酸是植物中普遍存在的植物激素，其在植物体内含量的变化与植物的抗病性、抗旱性、抗盐性等息息相关。虽然近年来，水杨酸诱导植物抗逆的研究日益增多，但是仍然有许多问题尚不清楚，尤其是想要完全明确水杨酸在植物抗逆性中作用的各种机制，需以准确测定植物中的水杨酸含量为必要前提。

已报道的测定水杨酸方法有光谱法、离子色谱法、气-质联用法等，但多是针对废水、食品、医药中水杨酸的含量进行测定，植物样品中水杨酸检测的报道较少，主要原因是植物样品的组成成分较为复杂且植物体内的水杨酸含量很低。目前，可用于植物体内水杨酸的检测方法仅有色谱法和电化学法。色谱法存在操作复杂、仪器昂贵且需要专业分析人员的缺点，电化学法检测结果容易受到温度、压强、外界扰动等环境影响，存在重现性差的问题。综上所述，建立一种高灵敏度测定植物样品中水杨酸的化学发光分析法具有很大的挑战。

发明内容

为了建立一种高灵敏度测定植物样品中水杨酸含量的化学发光分析法，本发明提供了一种发光型传感器，所述传感器由独立包装的负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料和独立包装的氧化剂组成，其中，所述碳量子点以5,10,15,20-四(1-甲基-4-吡啶)卟啉和柠檬酸钠为原料制备获得。

进一步地限定，所述氧化剂为过氧化氢、过氧化脲、叔丁基过氧化氢中的一种或两种以上按照任意比例混合。

本发明还提供了上述发光型传感器的构筑方法，所述构筑方法包括如下步骤：

步骤一、碳量子点的制备：将1-5g的5,10,15,20-四(1-甲基-4-吡啶)卟啉和1-6g的柠檬酸钠溶解于25mL去离子水中，并将获得的溶液置于200℃下反应6小时；

步骤二、负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料的制备：取1-10mg碳量子点、10-20g水滑石和20-50mg鲁米诺加入1L去离子水中，25℃下搅拌1小时，离心去除上清后再用去离子水洗涤三次。

本发明还提供了所述发光型传感器在快速检测不同植物体内水杨酸含量中的应用。

进一步地限定，所述应用为先测定发光强度，根据发光强度与水杨酸浓度的关系，再得到水杨酸浓度。

在本发明的一个实施例中，所述检测水杨酸含量的方法如下：

(1)将待测植物样品与甲醇按照1g：5mL的物料比混合，置于超声波细胞破碎仪中超声5min，离心后，取上清液，氮气吹干，加入1mL去离子水配制成待测液，再将待测液稀释后，配制成不同浓度的水杨酸溶液。

(2)将100μL同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料与100μL步骤(1)得到的水杨酸溶液于石英瓶内混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；

(3)用微量注射器向上述石英瓶中注入100μL氧化剂，即得到水杨酸溶液样品的化学发光信号。

(4)采用标准加入法进行定量测定，得到植物样品中水杨酸的含量。

有益效果

本发明提供了一种利用发光型传感器检测不同植物中水杨酸含量的方法，所述检测方法的原理为将碳量子点和鲁米诺同时负载在水滑石表面后，加入氧化剂，可以获得较强的发光信号，当水杨酸加入后，可以抑制体系发光，随着水杨酸加入量的增加，体系发光信号越弱。该发光型传感器具有灵敏度高、线性范围宽、检测速度快等优点。植物样本只需简单的提取离心处理，即可直接检测植物体内水杨酸含量。所述发光型传感器检测水杨酸的浓度范围为10-800μg/L，检测限为6ng/mL。该发光型传感器不但可广泛应用于不同植物体内水杨酸含量的快速检测，还可拓展到其他水杨酸待测环境中，为水杨酸的可视化研究奠定了基础。

附图说明

图1. 5,10,15,20-四(1-甲基-4-吡啶)卟啉的结构；

图2.鲁米诺-过氧化氢体系发光强度与负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料-过氧化氢体系发光强度的对比图，其中a为鲁米诺-过氧化氢体系发光强度，b为负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料-过氧化氢体系发光强度；

图3.本发明所述发光型传感器在不同水杨酸浓度下的发光强度图；

图4.本发明所述发光型传感器的稳定性测试图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1发光型传感器的构筑方法

步骤一、碳量子点的制备

称取1g的5,10,15,20-四(1-甲基-4-吡啶)卟啉和2g的柠檬酸钠溶解在25mL去离子水中，在200℃下反应6小时。

步骤二、同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料的制备

称取1mg步骤(1)中制备的碳量子点、20g水滑石和20mg鲁米诺加入1L去离子水中，25℃下搅拌1小时，离心后去除上清，再用去离子水洗涤三次后，备用。

不同水杨酸浓度下的发光强度与水杨酸浓度关系的获得

将100μL同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料与100μL不同浓度的水杨酸溶液于石英瓶内混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；再向石英玻璃瓶中注入100μL过氧化氢，即得到不同水杨酸浓度下的发光强度，所述发光型传感器在不同水杨酸浓度下的发光强度图如图3所示。

负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料-过氧化氢体系化学发光强度考察：

取100μL同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料和100μL去离子水于石英瓶内进行混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；用微量注射器向石英瓶中注入100μL过氧化氢，即得到负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料-过氧化氢体系的发光强度。

取100μL浓度为40mg/L的鲁米诺溶液和100μL去离子水于石英瓶内进行混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；用微量注射器向石英瓶中注入100μL过氧化氢，即得到鲁米诺-过氧化氢体系的发光强度。

鲁米诺-过氧化氢体系发光强度与负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料-过氧化氢体系发光强度的对比图如图2所示。

由上述构筑方法获得的发光型传感器的稳定性测试：

将100μL同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料与100μL浓度为20μg/L的水杨酸溶液于石英瓶内混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；再向石英瓶中注入100μL过氧化氢，即得到该水杨酸浓度下的发光强度，连续重复测量该浓度水杨酸体系化学发光信号，得到构筑的传感器的稳定性测试图如图4所示。

实施例2大豆幼苗根部样品中水杨酸含量的测定

(1)称取大豆幼苗根部样品1g，加入5mL甲醇，采用超声波细胞破碎仪，超声5min，离心后，取上清液，氮气吹干，加入1mL去离子水配制成待测液，将待测液用去离子水稀释5倍后，将其配制浓度为10μg/L、50μg/L、100μg/L、150μg/L、200μg/L的水杨酸溶液。

(2)将100μL同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料与100μL步骤(1)得到的水杨酸溶液于石英瓶内混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；

(3)用微量注射器向上述石英瓶中注入100μL或氧化氢，即得到水杨酸溶液样品的化学发光信号。

(4)采用标准加入法进行定量测定，得到植物样品中水杨酸的含量。

测得大豆幼苗根部样品中水杨酸含量为234μg/L，回收率为99％。

实施例3水稻叶片样品中水杨酸含量的测定

(1)称取水稻叶片样品1g，加入5mL甲醇，采用超声波细胞破碎仪，超声5min，离心后，取上清液，氮气吹干，加入1mL去离子水配制成待测液，将待测液用去离子水稀释5倍后，将其配制浓度为10、50、100、150、200μg/L的水杨酸溶液。

(2)将100μL同时负载有碳量子点和鲁米诺的水滑石纳米材料与100μL步骤(1)得到的水杨酸溶液于石英瓶内混合，并将石英瓶置于光电倍增管检测窗口上方；

(3)用微量注射器向上述石英瓶中注入100μL或氧化氢，即得到水杨酸溶液样品的化学发光信号。

(4)采用标准加入法进行定量测定，得到植物样品中水杨酸的含量。

测得水稻叶片样品中水杨酸为365μg/L，回收率为102％。