一种等离子体氧化钨增强的过氧化氢荧光探针制备方法及其应用

本发明涉及荧光传感探测领域，具体涉及一种等离子体氧化钨增强的过氧化氢荧光探针制备方法及其应用。

背景技术：

1、过氧化氢(h2o2)在生物医药、食品安全、环境监测等多领域都具有非常重要的作用。h2o2作为生物体内重要的活性氧(ros)之一，其过量失衡可能会导致损伤和疾病，如恶性肿瘤、阿尔茨海默病等；h2o2还广泛用于漂白和消毒，废水中高浓度的h2o2会对生物体造成严重损伤；在食品安全领域，过氧化氢也有明确的含量要求。因此，对过氧化氢的高灵敏检测至关重要。目前过氧化氢检测方法包括分光光度法、电化学法、色谱法等，但这些方法与生物体相容性较差，可能造成组织或细胞损伤，阻碍其实际应用。荧光光谱法因其无创操作、低成本、操作简单等优势受到广泛关注，尤其是稀土上转换纳米颗粒具有发射带宽窄、光稳定性良好、可穿透深层生物组织等优越特性。然而，目前报道的上转换荧光探针通常需要连接对h2o2敏感的配体，或者对h2o2反应产物进行识别。此外，上转换荧光强度较低，也不可避免地会影响其探测灵敏度。因此，开发一种简便、灵敏度高的h2o2定量检测荧光探针是非常必要的。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术存在的问题，本发明制作了一种等离子体氧化钨增强的过氧化氢荧光探针，利用氧化钨表面等离子体共振效应对h2o2的敏感特性，通过氧化钨增强上转换荧光强度的变化实现对低浓度h2o2的高灵敏探测，探针制备方法简单，探测极限低至1nm。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明提供了一种荧光探针，其结构包括光纤，所述光纤表面负载上转换纳米颗粒和等离子体氧化钨纳米线共掺杂的聚乳酸。

4、本发明制作的新型探针，使用富含氧空位的氧化钨材料，利用氧化钨材料的表面等离子体共振效应提高上转换纳米颗粒荧光强度，基于过氧化氢会减少氧化钨材料中氧空位的原理，随着过氧化氢浓度的增加，氧化钨的氧空位含量减少，导致表面等离子体共振效应减弱，显著影响上转换荧光信号强度，从而实现低浓度的过氧化氢检测。

5、优选地，所述上转换纳米颗粒为nayf4:yb3+，er3+，粒径为20-50nm，表面包覆二氧化硅，包覆的二氧化硅壳厚度为2-8nm。

6、优选地，所述等离子体氧化钨纳米线长度为100-1000nm，直径为10-30nm。

7、优选地，所述光纤的直径为5-10μm。

8、优选地，所述上转换纳米颗粒与等离子体氧化钨纳米线的质量比为1：(0.8-1.2)；进一步优选地，所述上转换纳米颗粒与等离子体氧化钨纳米线的质量比为1：1。

9、优选地，所述等离子体氧化钨纳米线由包括以下步骤的制备方法制备得到：以氯化钨为前驱体，利用乙醇溶剂热法制备出具有氧空位的等离子体氧化钨纳米线；具体地，氯化钨与乙醇混合，搅拌，然后转移到水热反应釜中，在160-180℃水热反应20-24h，反应后自然冷却至室温，乙醇洗涤，干燥，得到所述等离子体氧化钨纳米线。

10、本发明提供了一种上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

11、(1)以氯化钨为前驱体，利用乙醇溶剂热法制备出具有氧空位的等离子体氧化钨纳米线；

12、(2)将上转换纳米颗粒、所述等离子体氧化钨纳米线经超声、搅拌分散在聚乳酸溶液中得到复合溶液；将通过熔融法拉制出的光纤浸入复合溶液1-10秒后取出，形成荧光探针。

13、优选地，步骤(1)中，所述乙醇溶剂热法的反应温度为160-180℃，时间为20-24h。

14、优选地，步骤(2)中，所述聚乳酸溶液浓度为8-12mg/ml；所述上转换纳米颗粒与聚乳酸溶液的质量体积比为1mg：(2-6)ml；进一步优选地，所述聚乳酸溶液浓度为10mg/ml。

15、优选地，步骤(2)中，所述超声的功率为400-800w，时间为1-5min。

16、优选地，步骤(2)中，所述搅拌的转速为300-500rpm，时间为5-10min。

17、本发明提供了上述荧光探针在过氧化氢探测中的应用。具体探测方法包括以下步骤：

18、将所述荧光探针与980nm的激光器耦合，激发上转换荧光光谱并记录对应荧光强度；将荧光探针浸入不同浓度的过氧化氢溶液0.5-1.5min后取出并记录荧光光谱，做出光谱强度变化与过氧化氢浓度的关系校正曲线，根据荧光光谱变化实现过氧化氢的检测。

19、在本发明的一些具体实施方式中，所述激光器的激光强度为30-100毫瓦/平方厘米。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明的荧光探针上具有丰富氧空位的等离子体氧化钨可以实现上转换纳米颗粒在520nm荧光发射强度的显著增强，微量h2o2可以减弱等离子体氧化钨的lspr强度，进一步引起荧光信号的显著变化。

22、本发明可以通过调控上转换纳米颗粒和等离子体氧化钨的比例，在不同浓度范围内实现520nm处的荧光强度变化率与h2o2浓度的线性响应，检测限低至1nm。绘制出不同区间内荧光强度变化率与过氧化氢浓度的线性曲线，并可应用于血液中h2o2含量的准确测定。本发明为荧光纳米探针和等离子体辅助的生化检测提供了新的思路。

技术特征：

1.一种荧光探针，其特征在于，其结构包括光纤，所述光纤表面负载上转换纳米颗粒和等离子体氧化钨纳米线共掺杂的聚乳酸。

2.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于，所述上转换纳米颗粒为nayf4:yb3+，er3+，粒径为20-50nm，表面包覆二氧化硅，包覆的二氧化硅壳厚度为2-8nm。

3.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于，所述等离子体氧化钨纳米线长度为100-1000nm，直径为10-30nm。

4.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于，所述光纤的直径为5-10μm。

5.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于，所述上转换纳米颗粒与等离子体氧化钨纳米线的质量比为1：(0.8-1.2)。

6.一种权利要求1-5任一项所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乙醇溶剂热法的反应温度为160-180℃，时间为20-24h。

8.根据权利要求6所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚乳酸溶液浓度为8-12mg/ml；所述上转换纳米颗粒与聚乳酸溶液的质量体积比为1mg：(2-6)ml。

9.权利要求1-5任一项所述的荧光探针在过氧化氢探测中的应用。

10.一种过氧化氢的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种等离子体氧化钨增强的过氧化氢荧光探针制备方法及其应用，所述荧光探针，其结构包括光纤，所述光纤表面负载上转换纳米颗粒和氧化钨纳米线共掺杂的聚乳酸。本发明利用氧化钨表面等离子体共振效应对H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的敏感特性，通过氧化钨增强上转换荧光强度的变化实现对低浓度H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的高灵敏探测，探针制备方法简单，探测极限低至1nM。技术研发人员：李娟,李宝军,黄兴武,黄心怡,陈姜毅受保护的技术使用者：暨南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11