一种二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米材料制备和分子识别技术领域，具体涉及一种二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体及其制备方法和应用。

背景技术：

氨基酸在所有生物中都起着重要的作用，是蛋白质和代谢中间体的基础。除甘氨酸外，蛋白氨基酸都具有手性。氨基酸对映体识别的研究可以提供重要的信息，有助于更好地理解生物系统中的手性识别，并进一步促进生物化学和药物研究的进展。常用的手性分离技术包括高效液相色谱法、气相色谱法和毛细管电泳法。但这些方法大多需要昂贵的手性柱和复杂的样品预处理过程，并不适合于实时分析。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体及其制备方法和应用。

荧光手性识别技术由于具有成本低、速度快、灵敏度高等优点受到了人们的广泛关注，其基本原理是利用荧光分子与对映体结合后选择性荧光猝灭或荧光增强实现对手性对映体的有效鉴别。

二硫化钼作为一种典型的石墨烯类过渡金属硫化物，目前已经被广泛地应用在电子、催化和储能等方面。由于二硫化钼是一种间接带隙材料，具有优良的化学稳定性和较高的热稳定性。当二硫化钼的尺寸控制在10nm以下时，可以得到零维的二硫化钼量子点。由于量子限制和边缘效应，二硫化钼量子点具有独特的光学性质，在荧光传感和生物成像等领域有着潜在的应用前景。

纳米粒子，尤其是金纳米粒子，其光学和电子学特性与尺寸密切相关，已被广泛地应用于各种化学和生物传感中。由于具有高消光系数和宽吸收光谱，金纳米粒子具有优异的荧光猝灭能力。如利用n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子作为荧光开关，在无氨基酸对映体存在下，二硫化钼量子点会通过弱配位作用吸附在手性金纳米粒子表面，由于金纳米粒子高效的荧光猝灭能力，二硫化钼量子点在金纳米粒子表面显示出微弱的荧光。在氨基酸对映体存在时，由于氨基酸对映体可通过与n-乙酰-l-半胱氨酸之间的氢键作用被吸附于手性金纳米粒子表面，诱导手性金纳米粒子发生不同程度的团聚，使得电子传递受阻，从而使二硫化钼量子点的荧光得到不同程度的恢复，最终实现对氨基酸对映体的识别。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体，通过水热法制备的二硫化钼量子点作为荧光发光体，n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子与二硫化钼量子点结合组装成二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体。

第二方面，提供所述的二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体的制备方法，包括：

步骤a、n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子的制备：向超纯水中加入一定量的氯金酸/四氯金酸三水合物和n-乙酰-l-半胱氨酸并搅拌，加入硼氢化钠溶液，继续搅拌反应1.5-2.5h，制得n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液；

步骤b、二硫化钼量子点的制备：将一定量的二水合钼酸钠溶于超纯水中，加入hcl调节ph至6.0-6.9，加入一定量的溶于超纯水的还原型谷胱甘肽溶液，混匀后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，180-205℃下恒温反应20-36h，冷却后离心，收集上清液得到二硫化钼量子点分散液；

步骤c、二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体的制备：取步骤a制得的n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液，加入步骤b制得的二硫化钼量子点分散液，混合孵育一段时间，即得。

在一些实施例中，步骤a中，加入的氯金酸/四氯金酸三水合物和n-乙酰-l-半胱氨酸的摩尔比为0.8-1.2，优选为1；

硼氢化钠与氯金酸/四氯金酸三水合物的摩尔比为3.0-4.5，优选为4。

优选的，硼氢化钠溶液的浓度为4mg/ml。

步骤b中，加入的二水合钼酸钠与还原型谷胱甘肽的摩尔比为1:5-1:3，优选为1:4；

优选的hcl的浓度为0.1m。

步骤a制得的n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液的摩尔浓度为5-10nmol/l，优选为6.89nmol/l；由于金纳米粒子在520nm的消光系数为2.7×10⁸m^-1cm^-1,根据朗伯比尔定律计算n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液浓度约为5-10nmol/l。

步骤b制得的二硫化钼量子点分散液中二硫化钼量子点的摩尔浓度为0.01-0.02mol/l，优选为0.016mol/l；

步骤c中，加入的n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液与二硫化钼量子点分散液的体积比为1ml：25μl。混合孵育时间为10～20min。

在一些实施例中，制备方法包括：

a、制备n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子：向超纯水中加入一定量的氯金酸/四氯金酸和n-乙酰-l-半胱氨酸并搅拌，逐滴加入硼氢化钠溶液，溶液由黄色逐渐变为深红色，室温下继续搅拌2h，将制备好的n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液装入棕色容量瓶中，并于4℃下保存；

b、制备二硫化钼量子点：将一定量的二水合钼酸钠溶于超纯水中，超声搅拌5min，加入hcl调节ph至6.5，加入一定量的还原型谷胱甘肽，超声10min后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，200℃下恒温反应24h，冷却至室温后离心5min，收集上清液得到黄色的二硫化钼量子点分散液，避光保存；

c、制备二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体：用移液枪移取1mln-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液，加入一定体积的二硫化钼量子点分散液，混合孵育10～20min，即可获得二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体。

一种二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体，由上述的二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体的制备方法制备而成。

第三方面，通过所述的二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体在氨基酸的荧光手性识别中的应用。进一步的，所述氨基酸为具有手性的蛋白氨基酸，包括酪氨酸。

在一些实施例中，所述的应用，包括：将氨基酸对映体分别加入到二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体中，室温下静置反应一段时间(30min左右)，在一定的激发波长下扫描得到相应的荧光发射光谱，计算最大发射波长处的荧光强度差值。

所述激发波长为330nm，扫描波长范围为350～650nm。

有益效果：本发明二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体及其制备方法和应用，具有以下优点：通过水热法制备的二硫化钼量子点可作为荧光发光体，当手性金纳米粒子与二硫化钼量子点结合后发生光诱导电子转移效应能够有效猝灭二硫化钼量子点的荧光，在具有手性的蛋白氨基酸对映体加入后，由于蛋白氨基酸对映体可与n-乙酰-l-半胱氨酸通过氢键结合在手性金纳米粒子表面，诱导手性金纳米粒子发生不同程度的团聚，使得电子传递受阻，从而恢复二硫化钼量子点的荧光，最终实现对蛋白氨基酸对映体的手性识别。

附图说明

图1为实施例1中n-乙酰-l-半胱氨酸和n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子的红外光谱图；

图2为实施例2中二硫化钼量子点的透射电镜图；

图3为实施例4中二硫化钼量子点、二硫化钼量子点/手性金纳米粒子、二硫化钼量子点/手性金纳米粒子—l-酪氨酸复合物和二硫化钼量子点/手性金纳米粒子—d-酪氨酸复合物的荧光发射光谱；

图4为实施例5中手性金纳米粒子、手性金纳米粒子—l-酪氨酸复合物和手性金纳米粒子—d-酪氨酸复合物的可见吸收光谱图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

本发明所述的二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体对酪氨酸对映体按下述方法进行识别：

ee＝(i0-il)/(i0–id)

式中，ee表示识别度，il和id分别表示l-酪氨酸和d-酪氨酸在荧光发射光谱上的信号强度，i0表示二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体的荧光信号强度。

实施例1：在本实施例中，采用四氯金酸三水合物。

向50ml超纯水中加入0.025mmol的四氯金酸三水合物(分子量393.83)和0.025mmoln-乙酰-l-半胱氨酸并搅拌，逐滴加入1ml4mg/ml(约0.1mmol)的硼氢化钠溶液，溶液由黄色逐渐变为深红色，室温下继续搅拌2h，得到n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液。由于520nm处金纳米粒子的吸光度为1.861，根据朗伯比尔定律计算得到手性金纳米粒子溶液的浓度约为6.89nmol/l。图1为n-乙酰-l-半胱氨酸和n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子的红外光谱图，从n-乙酰-l-半胱氨酸的红外光谱可以看出，在2547cm^-1处有一个明显的尖峰，这是由于s-h键的伸缩振动形成的，而在n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子的红外光谱中，2547cm^-1处没有明显的峰，说明了n-乙酰-l-半胱氨酸配体中的巯基与金原子之间形成了稳定的au-s键，从而导致s-h键的消失。

实施例2：

二硫化钼量子点制备包括以下几个步骤：将0.5mmol二水合钼酸钠溶于10ml超纯水中，超声搅拌5min，加入hcl调节ph至6.5，加入2mmol还原型谷胱甘肽和20ml超纯水，超声10min后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，200℃下恒温反应24h，冷却至室温后离心5min，收集上清液得到黄色的二硫化钼量子点分散液。图2为二硫化钼量子点的透射电镜图，从图中可以看出二硫化钼量子点分散良好，尺寸分布均匀，平均粒径约为3nm。

实施例3：制备二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体：用移液枪移取实施例1制得的1mln-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子溶液，加入实施例2制得的25μl二硫化钼量子点分散液，混合孵育10～20min，即可获得二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体。

实施例4：具有手性的蛋白氨基酸对映体的荧光手性识别，以酪氨酸为例：

将2ml1mm的酪氨酸对映体分别加入到二硫化钼量子点-手性金纳米粒子组装体中，室温下静置反应30min，在330nm激发波长下扫描得到相应的荧光发射光谱。图3为二硫化钼量子点、二硫化钼量子点/手性金纳米粒子、二硫化钼量子点/手性金纳米粒子—l-酪氨酸复合物和二硫化钼量子点/手性金纳米粒子—d-酪氨酸复合物的荧光光谱，从图3中可以看出，当手性金纳米粒子与二硫化钼量子点结合后发生光诱导电子转移效应能够有效猝灭二硫化钼量子点的荧光，加入酪氨酸对映体后，手性金纳米粒子发生不同程度的团聚，从而导致电子传递受阻，二硫化钼量子点的荧光得以恢复。与d-酪氨酸相比，加入l-酪氨酸时，荧光强度恢复的更多，这是因为l-酪氨酸能够更好的与手性金纳米粒子表面的n-乙酰-l-半胱氨酸结合，从而导致手性金纳米粒子的团聚程度更高。计算得到识别度ee为2.36。

其他具有手性的蛋白氨基酸对映体的荧光手性识别类似，就不一一列举了。

实施例5：

采用实施例1中的制备方法得到n-乙酰-l-半胱氨酸功能化的手性金纳米粒子，向离心管中先加入1ml上述手性金纳米粒子，再分别加入2ml1mm的酪氨酸对映体溶液，室温下静置反应30min，测定其可见吸收光谱，如图4所示。与手性金纳米粒子的可见吸收光谱相比，加入酪氨酸对映体后的可见吸收光谱均发生了改变，体现为520nm处的特征吸收峰降低，而在650nm处出现了新的吸收峰。相较于d-酪氨酸，l-酪氨酸的加入导致可见吸收光谱的变化更为明显，这说明了l-酪氨酸的加入更容易导致手性金纳米粒子发生团聚。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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