环糊精功能化量子点光学传感体系构筑及其手性农药分子识别与残留研究

Surface chemical modification can not only enhance the stability and dispersion of the quantum dots, but also can further improve their optical properties. In this project, we’ll design and synthesize water-soluble doped ZnS quantum dots nano materials using beta-cyclodextrin as protecting agent by water-phase synthesis method, and construct the ratio fluorescence optical sensing system for chiral pesticides using its double fluorescence properties. On this basis, the interaction the molecular interaction differences is widen through a third small molecules as the space regulator in the chiral cavity of beta-cyclodextrin and then the chiral recognition of enantiomers is achieved. At the same time, we will further explore chiral recognition mechanism with the help of the nuclear magnetic resonance, infrared spectrum, circular dichroism, molecular mechanics calculation technology and so on. On this basis, ZnS quantum dots-dye FRET system will be fabricated using phenothiazines and rhodamine dye molecules as the fluorescence resonance energy transfer (FRET) receptor models. Various factors affected on FRET efficiency will be examined in order to construct high efficiency FRET system. Finally the fabricated FRET system will be applied to the chiral recognition of pesticide enantiomer molecules. And a simple, sensitive, rapid method for the chiral discrimination will be obtained. The unique molecular structure of cyclodextrin and the excellent optical characteristics of quantum exhibit a potential application in the early warning of agricultural commodities.

表面化学修饰不仅可以提高量子点的稳定性及分散性，还可进一步改善其光学性质。本项目拟采用水相合成法，以β-环糊精为保护剂，设计合成掺杂ZnS水性量子点纳米材料，利用其优良的光学特性，结合环糊精的独特的手性空穴，并通过第三组分小分子空间调节作用，增大分子相互作用差异，构建比率荧光光学传感，实现对手性农药对映异构体分子手性识别功能，进一步探索手性识别机理。在此基础上，以吩噻嗪和罗丹明类染料分子为荧光共振能量转移（FRET）受体对模型化合物，进行ZnS量子点- 染料FRET体系研究，对影响FRET效率的各种因素进行详细考察，优化实验条件，构筑高效的量子点-染料FRET体系，实现手性农药分子食品残留的简便、灵敏、快速识别。环糊精独特的分子结构与量子点优良的光学特性相结合，对于提供农产品食源性预警信息具有潜在的应用价值。

食品安全是世界性难题，其中，手性农药的食源性残留分析及预警与人们生活息息相关。本项目采用水热法制备了单-6-巯基--环糊精（6-SH-β-CD）功能化的Co:ZnS量子点，将量子点优越的发光特性与环糊精超分子组装特性相结合，我们构建了多种手性农药传感分析平台，并将其用于食源性农产品残留分析检测，可为食品安全监管提供技术支撑，同时，也拓宽了量子点的应用领域。得出了重要结论： .（1）6-SH-β-CD功能化的Co:ZnS量子点具有良好的水溶性、稳定性及低生物毒性等特点，其表面的环糊精分子不仅可以增强量子点的稳定性，而且仍保持其固有的空腔包络与超分子组装特性。.（2）6-SH-β-CD功能化的Co:ZnS量子点可以在室温下发射强而稳定的磷光信号，与传统的染料室温磷光法相比，其避免了繁琐的化学除氧过程，同时，无需外加重原子微扰剂，极大地简化了流体室温磷光的检测过程。.（3）亚胺硫磷对映异构体能猝灭6-SH-β-CD功能化的Co:ZnS量子点的磷光发射，体系的相对磷光强度与不同浓度的亚胺硫磷在一定的范围内呈现良好的线性关系，线性范围为1.0-200nmol/L，检出限为0.24nM，可用于实际样品的分析检测。.（4）筛选出四磺基铝酞菁染料为荧光共振能量受体对化合物，构建了量子点-四磺基铝酞菁FRET体系，利用FRET信息变化实现了手性农药对溴磷的识别检测，该方法对对溴磷检测的线性范围为0.01μM-5.0μM，检出限为4.8nM，可满足实际样品中手性农药快速、灵敏、准确检测的需求。.（5）将Co:ZnS量子点优良的光学特性与核酸适配体高选择性识别标靶分子的特性相结合，构建了高选择性、高灵敏度的溶菌酶核酸适配体传感平台，并将其用于蜂蜜、葡萄酒等实际样品的分析检测，建立了简便的蜂蜜、葡萄酒品质检测方法。.（6）色氨酸对映异构体分子能选择性地进入量子点表面的β-CD的空腔形成相应的手性选择包合物，β-CD与Co2+协同引起L-色氨酸的手性选择性水解，而D-色氨酸则不会发生水解反应，从而引起量子点的荧光产生不同的变化，基于此可实现于色氨酸对映异构体手性识别功能及其对映体组分的分析检测。