基于CsPbBr3量子点的高灵敏荧光传感器用于大鼠脑微透析液中硫化氢的检测

2015年，Kovalenko等人首次通过热注入法制备出含卤素的全无机钙钛矿量子点（CsPbX₃ QDs，X = Cl、Br、I）。相对于杂化型的钙钛矿材料，CsPbX₃ QDs因具有更为优越的光电性能如荧光量子产率高（>90%）、发射带宽极窄（<50 nm）、吸收谱带宽（410–700 nm）、半峰宽窄等正逐渐成为研究焦点，而目前对CsPbX₃ QDs的应用研究主要还是聚焦在光电光伏领域，在其他领域的应用相对较少。其中，因其具有高量子产率和强荧光信号且波长可调的特性，可以作为光源来构建高灵敏的荧光传感器并应用于分析化学或生物分析化学领域，但它们对水分和氧气极其敏感，这仍然是钙钛矿量子点在荧光传感平台应用中的主要障碍。目前报道的大多数荧光传感器若未对钙钛矿量子点进行任何修饰，仅适用于非极性溶剂中的目标物检测，或适用于水溶液或生物组织样品中目标物的检测但需要对钙钛矿量子点进行一定的修饰（如对其进行包埋）。鉴于钙钛矿量子点在荧光传感平台上展现出的应用前景，有必要开发一种在无任何修饰情况下可实现钙钛矿量子点在水溶液或生物组织样品中应用的方法。

福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室林振宇研究员课题组联合厦门大学医学院董诺副教授课题组构建了一种基于钙钛矿量子点的高灵敏荧光传感器用于大鼠脑微透析液中硫化氢的检测。该传感器主要是利用H₂S在酸性条件下可以挥发的特性来设计了一种简易的装置实现了未经任何修饰的钙钛矿量子点在水溶液或生物组织样品中的应用。

实验采用自组装的简易装置进行待测样品中H₂S的检测。H₂S是一种脂溶性气体，能溶于水，也易溶于石油溶剂中。当水溶液中加入强酸使H⁺浓度升高会导致H₂S在水溶液中的溶解性降低从而逸出。CsPbBr₃ 量子点在水溶液中不稳定，但可溶解在正己烷中且有很强的荧光。自组装装置包括3部分：盛置溶解在正己烷溶剂中的CsPbBr₃ QDs的离心管、盛置磷酸溶液的注射器以及进样针。进样针吸取一定量待测样品从注射器胶塞插入注射器内，将样品首先注入磷酸溶液，二者充分反应后H₂S气体从水溶液逸出后缓慢推动注射器胶塞使所有气体进入CsPbBr₃ QDs溶液中。由于CsPbBr₃ QDs可与H₂S快速反应使得量子点的结构坍塌从而发生荧光猝灭，以此来实现对目标物的高灵敏检测。在这种情况下，由于CsPbBr₃ QDs和含水介质的样品之间没有直接接触，从而实现了未经任何修饰的钙钛矿量子点在水溶液或生物组织样品中的应用。

这一研究成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是福州大学硕士生陈超群和厦门大学硕士生蔡晴。

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Sensitive Fluorescent Sensor for Hydrogen Sulfide in Rat Brain Microdialysis via CsPbBr₃ Quantum Dots

Chaoqun Chen#, Qing Cai#, Fang Luo*, Nuo Dong*, Longhua Guo, Bin Qiu, Zhenyu Lin*

Anal. Chem., 2019, 91, 15915-15921, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04387

导师介绍

林振宇

https://www.x-mol.com/university/faculty/9537