CdTe量子点与盐酸克伦特罗的相互作用研究

张建坡，白文凤，孟雨萱

(吉林化工学院 化学与制药工程学院，吉林 吉林 132022)

盐酸克仑特罗通常作为一种强效激动剂，在临床中用于治疗哮喘，30 pg即可对支气管平滑肌起到强而持久的作用，具有良好的平喘效果.近年来研究发现其可以抑制动物的脂肪生成，从而提升瘦肉含量，因而被用于猪等牲畜的饲养，即俗称的瘦肉精.但畜牧生产上瘦肉精的滥用，会造成在肉制品中残留的瘦肉精含量超标，对食用者产生直接的毒副作用，危及人类健康[1-2].目前，国内外对盐酸克仑特罗含量测定的常用方法包括如下几种：HPLC、GC-MS、液相色谱-质谱法(LC-MS)、ELISA、毛细管电泳法(CE)等[4-8].这些方法各有自身的优势，但也都存在明显的不足，如HPLC法定量准确，但前处理过程复杂、耗时费力、仪器昂贵；ELISA法分析快速、方法简单，但抗体和酶储存条件较严格，且假阳性结果易发生.因此，建立一种新型的灵敏、准确和快速的盐酸克仑特罗检测方法对于保障人类身体健康具有重要意义.

近年来，量子点作为一种新型荧光纳米探针[9-10]，弥补了传统有机染料的一些缺陷，已经被广泛应用于致病菌、生物毒素、农药残留、兽药残留和重金属等食品安全检测领域.目前已经报道的利用荧光材料对盐酸克伦特罗的定量分析，大多基于盐酸克伦特罗对荧光材料的荧光猝灭作用，而盐酸克伦特罗对CdTe量子点荧光增强作用的研究还鲜有报道.本论文研究发现，将盐酸克伦特罗加入到CdTe量子点中，会引起CdTe量子点荧光发射强度明显增强，通过分析CdTe量子点最大荧光发射强度的变化规律，建立了一种简单、快速、灵敏度高和选择性好的分析方法.

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

电子天平(上海精天电子仪器有限公司)；干燥箱(中国东一电器厂)；W2-100S恒温水浴锅(上海申生科技有限公司)；荧光分光光度计(天津港东F-280)；80-1离心沉淀器(江苏省金坛市正端仪器有限公司).

氢氧化钠、无水氯化钙、氯化钠购自天津市大茂化学厂；巯基丙酸购自天津市北方天医化学试剂厂；硼氢化钠、磷酸氢二钠、氯化镉、碲粉均购自天津市永大化学试剂有限公司；盐酸

克伦特罗购自北京化学公司.所有药品规格都为分析纯，未经过任何处理.

1.2 CdTe量子点的制备方法

在圆底烧瓶中加入6 mL水，再加入称取得到17 mg Te粉和51 mg NaHB4，室温下搅拌，得到浅粉色NaHTe水溶液，备用.在250 mL三颈烧瓶中加入50 mg CdCl2和100 mL去离子水溶解，通N230 min除氧，加入40 μL巯基丙酸，用2 mol/L NaOH溶液调节溶液的pH值至10.将新制备的NaHTe水溶液加入到N2保护下的CdCl2溶液中，溶液的颜色变成橙黄透明，室温搅拌30 min，回流加热2 h，丙酮沉淀，离心，乙醇洗涤3次，80 ℃干燥得固体，复溶于100 mL蒸馏水中，4 ℃保存备用.

1.3 CdTe量子点与盐酸克伦特罗的相互作用研究

工作曲线的绘制：在2 mL PBS缓冲液(pH 7.2)中加入0.1 mL CdTe量子点，依次向该溶液中加入10～100 μL盐酸克伦特罗标准溶液.室温下孵育30分钟，测荧光发射光谱.激发波长为380 nm，激发、发射波长的狭缝均为5.0 nm.

实际样品分析：向2 mL PBS缓冲液(pH 7.2)中加入0.1 mL CdTe量子点，再加入10 μL待分析样品，测得荧光发射光谱，根据标准曲线计算样品中所含盐酸克伦特罗的浓度.

2 结果与讨论

2.1 CdTe量子点的表征

如图1所示，选取反应温度为100 ℃，溶液的pH =10，CdTe量子点的荧光最大发射波长会随着反应时间的延长，发生有规律的红移，从524 nm红移至605 nm，说明量子点粒径在逐渐变大(基于量子尺寸效应).而CdTe量子点的荧光发射强度先增大再减小，加热2 h时荧光发射强度最大.这是因为在给定的单体浓度下，存在一个临界尺寸，粒径小于临界尺寸的纳米晶体有负的生长速率(溶解)，而粒径大于临界尺寸的晶体的生长速率强烈依赖于粒径.当溶液中的纳米粒子的粒径都比临界尺寸稍大时，粒径较小的纳米粒子生长速度较快，粒径较大的纳米粒子生长速度较慢，粒径分布趋于均匀一致，这就是粒径聚焦阶段.随着颗粒逐渐长大，单体浓度减小，这时临界尺寸增大，比粒径临界尺寸小的颗粒有负的增长速率，随着反应时间延长开始溶解，导致这些颗粒缩小或最终消失，而粒径比临界尺寸大的颗粒继续增长，所以粒径分布变宽.这就是Ostwald熟化或称为粒径散焦阶段.

加热时间/h

图2a为最大荧光发射波长为525 nm的CdTe量子点的透射电镜照片(合成条件为：pH值为10，加热温度为100 ℃，加热时间为90 min).从图中可以看出，CdTe量子点的形貌接近球形，平均粒径约为2.7 nm，通过透射电镜分析软件(digital micrograph软件)可知晶格间距为0.38 nm，为 CdTe的(111)的衍射面.图2b为选定CdTe量子点在自然光和紫外光下的发光照片，显示所合成的CdTe量子点在紫外光照射下具有良好的荧光发光性能.以上说明成功地合成了CdTe量子点.

a 电镜图

2.2 盐酸克伦特罗与量子点的相互作用

2.2.1 作用机理

当将盐酸克伦特罗加入到CdTe量子点溶液中后，CdTe量子点的荧光发射强度发生了明显的增强.这是因为在该体系中，盐酸克仑特罗分子中存在—OH和—NH—，CdTe量子点表面上存在着羧基.羧基和—NH—基团表面的氧原子均具有较强的电负性，通过氢键形成了CdTe量子点与盐酸克伦特罗的复合物，从而降低了量子点的表面缺陷，因而其荧光发射强度增大了.

2.2.2 定量分析

定量分析见图3.

t/min

首先研究了pH值和孵育时间对该传感器体系的影响，并对其进行了优化.图3a显示(F和F0分别为CdTe量子点溶液加入盐酸克伦特罗和未加入时的荧光强度)，该传感器系统的F/F0在10～30 min内逐渐升高，30 min后F/F0值趋于稳定，变化可以忽略不计，所以培育时间选为30 min.图3b显示该传感器系统的F/F0随着pH值的升高先增加后减小，并在pH值为7.2时达到最大值.且CdTe量子点的稳定性在中性和碱性溶液中是最稳定的，因此选择pH值为7.2做进一步的实验条件.为了简便操作，选择室温作为实验条件.

在最优实验条件下，将盐酸克伦特罗溶液(浓度依次为0.5～3 nmol·L-1)加入到CdTe量子点溶液中.荧光光谱测定结果如图4a所示，F/F0与盐酸克伦特罗浓度呈良好的线性关系.如图4b所示，相应的回归系数为0.983 3，线性回归方程为F/F0=0.397 0Cclenbuterol+1.024.方程LOD=(3.3σ/k)用于计算检测限，其中σ是回归线的y轴截距的标准偏差，k是校准曲线的斜率，由上图计算得到盐酸克伦特罗最低检出限为0.340 2 nmol·L-1.

Wavelength/nm

在测定实际样品前，探讨了该方法的特异性.结果表明，在最优条件下，BSA、葡萄糖、尿素、沙丁胺醇(Salb)、Na+、蔗糖、莱克多巴胺(Ract)和K+等物质对该反应体系的荧光强度影响不大，未观察到CdTe量子点荧光强度的明显变化，说明该方法对盐酸克伦特罗检测具有良好的选择性.

2.2.3 猪肉中瘦肉精含量分析

将该方法用于猪肉中瘦肉精含量的分析，猪肉购自市场，检测前进行了脱脂处理.采用标准加入法，对猪肉样品中盐酸克伦特罗含量进行了分析，从而得到检测的回收率.如表1所示，在水和猪肉样品中分别加入盐酸克伦特罗标准溶液，使其浓度依次为1 ng·mL-1，2 ng·mL-1和3 ng·mL-1的.盐酸克伦特罗的回收率在98.4%～100.3%之间，RSD范围为1.8%～3.1%.检测结果表明，CdTe量子点在猪肉样品中对盐酸克伦特罗的定量分析具有很大的潜力.

表1 盐酸克伦特罗的分析结果 /(μmol·mL-1)

3 结 论

成功地制备了具有良好荧光发光性能的CdTe量子点，并基于盐酸克伦特罗对CdTe量子点显著的荧光增强作用，建立了一种定量分析盐酸克伦特罗的荧光分析方法.将该方法用于实际样品中盐酸克伦特罗的定量分析，研究结果表明该方法具有良好的选择性和回收率.本研究为进一步开发设计可用于盐酸克伦特罗定量分析的荧光传感器提供了实验依据.