功能化量子点荧光淬灭法检测四环素研究申报材料(1)

（一）研究目的 随着社会的发展和科技的进步，越来越多的抗生素药物被研发，用于人类及动物疾病的治疗。抗生素的出现极大满足了人们的生活需求，但抗生素的不合理使用和滥用，已经对人类健康和环境安全造成严重的危害[1,2]。例如：四环素（Tetracycline，TC）对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和立克次氏体等具有很好的抑制作用，但其通过动物产品进入人体，影响人体肾近端小管功能，导致肾衰竭，或使重症肌无力患者病情加重，且其降解产物有毒，能导致“范康斯尼综合症”[3]。因此，很多国家和地区已经制定相关法律和法规，使用四环素。由于四环素具有增加动物体重、改善饲料利用效率等优点，在畜牧业、养殖业等领域仍被非法使用。因此，在食品安全、环保等领域，建立一种简单、快速、灵敏的四环素测定方法是非常必要的。 目前，针对四环素残留的检测方法较多，主要有微生物法、免疫法、荧光法、液相色谱法（HPLC）、液相色谱-质谱法（LC-MS）、薄层色谱法、毛细管电泳法（CE）、电化学法等[4-20]。然而，这些方法涉及复杂的预处理程序、昂贵的仪器，难以满足实践的需要。 量子点（quantum dots，QDs），是由有限数目的原子组成，半径小于或接近于激子玻尔半径，直径一般介于1-100 nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激发后可以发射荧光的零维纳米金属或半导体材料。 与传统荧光探针相比，量子点具有激发光谱宽且连续、发射光谱窄且对称、颜色可调、光化学稳定性高等优点，这使得量子点作为荧光探针在生化分析检测等领域具有广阔的应用前景。因此，在生化药物分析中，荧光法具有方法简单、灵敏度好、选择性强等优点，已经获得广泛应用。 （二）研究内容 本课题拟以四环素等为靶标物，以功能化CdTe量子点为水溶性荧光探针，利用四环素对巯基丙酸功能化CdTe量子点的淬灭效应，建立食品、环境中四环素残留的的荧光测定方法。 1 功能化量子点的制备与表征 (1) 功能化量子点的制备与优化，包括前驱体浓度、配体浓度、pH值、温度及时间等； (2) 采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段，对功能化量子点的形貌进行表征及确定物相。 2 四环素与功能化量子点反应条件的优化 (1) 四环素与功能化量子点反应条件的优化，包括量子点浓度、pH值及反应时间等； (2) 采用透射电镜、扫描电镜等手段，对四环素与功能化量子点反应体系进行形貌表征。 3 四环素与功能化量子点的反应机理 (1) 结合荧光分光光度计，考察四环素与功能化量子点的反应机理；

(2) 结合紫外-可见分光光度计，考察四环素与功能化量子点的反应机理。 4 四环素残留荧光检测技术的建立 (1) 结合荧光分光光度计，确定测定方法的线性范围、检测限和特异性，建立四环素残留的荧光测定方法； (2) 与高效液相色谱法进行方法比对试验，实现食品、环境中四环素残留的荧光定量检测。 （三）国、内外研究现状和发展动态 量子点作为一种性能优良的荧光探针，在化学、生物和医学等研究领域具有广阔的应用前景。但量子点受本身晶格缺陷的影响，其量子产率较低，通过对其表面进行功能化修饰，可减少其表面缺陷，提高其发光性能。当分析物与功能化量子点发生作用时，其表面的电荷和组成发生改变，进而影响量子点的荧光强度，从而实现一些物质的定量分析和检测。 例如，Chen等在水溶液中合成柠檬酸修饰CdSe量子点，基于荧光淬灭原理，建立维生素Bl的测定方法[21]。Huang等合成CdSe/ZnS量子点，利用葡萄糖对CdSe/ZnS量子点的荧光淬灭作用，建立一种葡萄糖的测定方法[22]。严秀平等利用Mn掺杂ZnS量子点，采用室温磷光法（RTP），实现依诺沙星的定量测定[23]。 根据四环素对功能化量子点的荧光淬灭效应，结合荧光分光光度计，建立食品、环境中四环素残留的荧光定量检测方法。 （四）创新点与项目特色 1 创新点 (1) 以功能化量子点为荧光探针，根据四环素对功能化量子点荧光强度的淬灭效应，建立四环素残留的荧光检测方法，完善量子点的功能化理论和四环素残留的检测理论，该方面研究属于理论上创新。 (2) 以四环素为靶标物，制备表面功能化量子点，结合荧光分光光度计，可实现食品、环境中四环素残留的定量检测，该方面研究属于技术方法上创新。 2 项目特色 (1) 制备表面功能化量子点，可作为四环素分子的荧光探针，结合荧光分光光度计，实现食品、环境中四环素残留的定量检测。 (2) 本课题既是基础理论研究，又具有实际应用价值。通过系统研究，将为食品、环境中其他有毒有害物质的定量检测和监测提供分析思路和技术方法。 （五）技术路线、拟解决的问题及预期成果 1 技术路线及拟采用的研究方法 1.1 功能化量子点的制备与表征 (1) 采用水相合成法制备水溶性功能化量子点，优化制备体系，确定前驱体浓度、配体浓度、pH值、反应温度和反应时间等； (2) 采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段，对功能化量子点的形貌进行表征及确定物相。 1.2四环素与功能化量子点反应条件的优化 (1) 考察四环素与功能化量子点的反应条件，优化反应条件，包括量子点浓度、pH值及反应时间等； (2) 采用透射电镜、扫描电镜等手段，对四环素与功能化量子点反应体系进行形貌表征。 1.3 四环素与功能化量子点的反应机理

(1) 结合荧光分光光度计，考察四环素与功能化量子点的反应机理； (2) 结合紫外-可见分光光度计，考察四环素与功能化量子点的反应机理。 1.4 四环素残留荧光检测技术的建立 (1) 四环素与功能化量子点反应条件的优化，筛选反应的最佳条件，包括量子点浓度、pH值及反应时间等； (2) 结合荧光分光光度计，确定该荧光测定方法的线性范围、检测限和特异性，建立四环素残留的荧光测定方法； (3) 与高效液相色谱法进行方法比对试验，实现食品、环境中四环素残留的荧光定量检测。 2 拟解决的关键技术问题 (1) 通过量子点的表面功能化，其荧光性能，筛选荧光性能良好的功能化量子点。 (2) 结合荧光分光光度计，确定该荧光测定方法的线性范围、检测限及特异性，建立四环素残留的定量检测方法。 3 预期研究成果及成果提供形式 制备功能化量子点，结合荧光分光光度计，建立食品、环境中四环素残留的荧光定量检测方法，发表学术论文2-3篇。 （六）项目研究进度安排 (1) 2014.06-2013.08 功能化量子点发光材料的制备； (2) 2014.09-2014.12 四环素与功能化量子点反应条件的优化，四环素与功能化量子点反应机理的研究； (3) 2015.01-2015.03 结合荧光分光光度计，建立四环素残留测定方法的线性范围、检测限和特异性； (4) 2015.04-2015.06 开展方法比对试验及实际样品检测，建立四环素残留的荧光定量检测方法；撰写结题报告，课题结题。

[1] （ 2 已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法 2.1 已具备的条件 本课题依托单位拥有基础设施完善、设备齐全、仪器先进的实验室。与本课题直接相关实验仪器如：U-3100型紫外可见分光光度计（日本HITACHI公司）、F-4500型荧光分光光度计（日本HITACHI公司）、KDC-160HR高速冷冻离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）、FA2004N电子天平（上海精密科学仪器有限公司）、GZX-9140MBE电热恒温鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司）、HH-6型电子恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）、Tecinai G2F20场发射透射电子显微镜（荷兰PHILIPS公司）、S-4800冷场发射扫描电子显微镜（日本HITACHI公司）、Rigaku D/max 2500 v/pc X射线衍射仪（日本Rigaku公司）、LC-20A型高效液相色谱仪（日本SHIMADZU公司）、GC-14B型气相色谱仪（日本SHIMADZU公司）等。 2.2 尚缺少的条件及解决方法 缺少实验所需实验材料、化学试剂及标准品，可通过购买解决。量子点的形态表征和物相确定，可通过透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪测试获得。 参考文献 [1] Y. Luo, D. Mao, M. Rysz, et al. Trends in antibiotic resistance genes occurrence in the Haihe River, China. Environ. Sci. Technol., 2010, 44(19): 7220-7225. [2] B. J. Richardson, P. K. Lam, M. Martin. Emerging chemicals of concern: pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in Asia, with particular reference to Southern China. Mar. Pollut. Bull., 2005, 50(9): 913-920. [3] P. Mottier, V. Parisod, E. Gremaud, et al. Determination of the antibiotic chloramphenicol in meat and seafood products by liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry. J. Chromatogr. A, 2003, 994(1-2): 75-84. [4] J. Kurittu, S. Lönnberg, M. Virta, et al. A group-specific microbiological test for the detection of tetracycline residues in raw milk. J. Agric. Food Chem., 2000, 48(8): 3372-3377. [5] M. Jeon, I. R. Paeng. Quantitative detection of tetracycline residues in honey by a simple sensitive immunoassay. Anal. Chim. Acta, 2008, 626(2): 180-185. [6] R. Fernandez-González, M. S. García-Falcón, J. Simal-Gándara. Quantitative analysis for oxytetracycline in medicated premixes and feeds by second-derivative synchronous spectrofluorimetry. Anal. Chim. Acta, 2002, 455: 143–148. [7] F. Zhao, X. Zhang, Y. Gan. Determination of tetracyclines in ovine milk by high-performance liquid chromatography with a coulometric electrode array system. J. Chromatogr. A, 2004, 1055(1-2): 109–114. [8] U. Koesukwiwat, S. Jayanta, N, Leepipatpiboon. Validation of a liquid chromatography-mass spectrometry multi-residue method for the simultaneous determination of sulfonamides, tetracyclines, and pyrimethamine in milk. J. Chromatogr. A, 2007, 1140(1-2): 147-156. [9] L. Wang, H. Yang, C. Zhang, et al. Determination of oxytetracycline, tetracycline and chloramphenicol antibiotics in animal feeds using subcritical water extraction and high performance liquid chromatography. Anal. Chim. Acta, 2008, 619(1): 54–58. [10] N. D. Weng, H. Sun, R. Eugène, et al. Assay and purity control of tetracycline, chlortetracycline and oxytetracycline in animal feeds and premixes by TLC densitometry

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三、经费预算

开支科目 预算经费总额 1.业务费 (1)计算、分析、测试费 (2)能源动力费 (3)会议、差旅费 (4)文献检索费 (5)论文出版费 2.仪器设备购置费 3.实验装置试制费 4.材料费 学校批准经费 预算经费 （元） 15000 8500 1500 1000 1500 500 4000 1500 1500 3500 各项业务支出 SEM、TEM、XRD测试 参加会议的差旅费 检索文献印刷 论文版面 仪器购买与运输 实验材料、药品耗材的购买 1000 2500 500 1000 500 1000 1000 0 3000 500 500 0 500 1500 主要用途 阶段使用经费计划（元） 前半阶段 7000 500 1000 后半阶段 8000

四、指导教师意见

项目具有一定的创新性，方案设计合理可行。同意推荐！ 导师（签章）： 2014年 5 月15 日

五、院系大学生创新创业训练计划领导小组意见

该项目符合申报要求，同意推荐。 负责人（签章）： 2014年5 月15 日 六、学校大学生创新创业训练计划专家组意见

负责人（签章）： 年 月 日

七、学校大学生创新创业训练计划领导小组审批意见

负责人（签章）： 年 月 日