یک استراتژی فلورسنت برای شناسایی دوپامین واسید اسکوربیک براساس نقاط کوانتومی گرافن

در این مقاله، یک استراتژی ساده و راحت “خاموش” برای تشخیص بسیار حساس دوپامین (DA) و اسید اسکوربیک (AA) بر اساس نقاط کوانتومی گرافن (GQDs) توسعه داده شد. DA و GQD ها به دلیل برهم کنش الکترواستاتیک و پیوند هیدروژنی می توانند مجموعه DA-GQD ها را تشکیل دهند. برهم کنش بین Cu2+ و قسمت کاتکول مجموعه DA-GQD می تواند منجر به فروکش فلورسانس قوی GQD ها شود. هنگامی که اسید اسکوربیک به سیستم وارد می شود، اسید اسکوربیک می تواند Cu2+ را به Cu+ کاهش دهد و برهم کنش بین Cu2+ و DA-GQDs را مختل کرده و منجر به بازیابی فلورسانس GQD ها شود.

بنابراین، یک حسگر حساس و مناسب برای تشخیص DA و AA توسعه داده شد. تحت شرایط تجربی بهینه، شدت فلورسانس به طور خطی با غلظت DA و AA در محدوده ۰٫۵-۱۲۰µmol L -1 و ۰٫۰۵-۶ µmol L -1 با محدودیت تشخیص ۰٫۱۶ میکرومول L -1 و ۰٫۰۲۱ میکرومول ارتباط داشت. در همین حال، روش پیشنهادی کاربردهای بالقوه ای در تشخیص DA و اسید اسکوربیک در نمونه های ادرار و سرم انسان دارد.

یک استراتژی فلورسنت ساده و راحت برای شناسایی بسیار حساس دوپامین و اسید اسکوربیک بر اساس نقاط کوانتومی گرافن

دوپامین (DA)، یکی از انتقال دهنده های عصبی کاتکول آمین، برای انتقال پیام بین نورون ها استفاده می شود، که با انگیزه، خواب، توجه، یادگیری و پلاستیسیته عصبی ارتباط تنگاتنگی دارد. سطوح غیر طبیعی DA در خون با انواع بیماری ها از جمله اختلال بیش فعالی با نقص توجه، بی اشتهایی، اسکیزوفرنی، بیماری های پارکینسون و بیماری آلزایمر مرتبط است. به طور مشابه، اسید اسکوربیک (AA) نیز نقش بسیار مهمی در حفظ سلامت انسان دارد.

افزایش سطح اسید اسکوربیک در خون اغلب با اسهال، بیش فعالی، بیماری عروق کرونر قلب و سایر بیماریها همراه است. در مقابل، سطوح کمتر اسید اسکوربیک می تواند باعث اسکوربوت و نقص ایمنی شود.

بنابراین، مهم است که یک روش سریع، راحت و دقیق برای نظارت بر DA و AA در خون ایجاد شود. نیو و همکاران گزارش اسید اسکوربیک بر اساس تشکیل گونه های پلیمری اگزالات کادمیوم در حضور اسید اسکوربیک با استفاده از نانو هیبرید CQDs/ AuNCs به عنوان یک کاوشگر فلورسنت نسبت سنجی کارآمد. در سالهای اخیر، نقاط کوانتومی نیمه هادی و رنگهای آلی با برخی از معایب، از جمله سمیت زیاد، زیست سازگاری پایین، هزینه بالا و بی تحرکی شیمیایی پایین، در کاربردهای تصویربرداری زیستی و سنجش محدود شده اند.

به عنوان یک ماده فلورسنت تازه ظهور، نقاط کوانتومی گرافن (GQDs) علاقه مندی بیشتری را در زمینه کاتالیز به خود جلب کرده است، کاربردهای فتوولتائیک، تصویربرداری زیستی، ساطع کننده نور و سنجش، به دلیل فوق العاده بودن آنها از نظر سمیت کم، زیست سازگاری زیاد، بی تحرکی و حلالیت شیمیایی خوب، خواص نوری قابل تنظیم و سهولت در عملکرد.

مطالعات نشان داده است که GQD ها را می توان به سرعت توسط هر دو کینون و o-semiquinone خنثی کرد، که می تواند توسط تعامل خاص بین کاتکولات ها با Cu2+ ایجاد شود. علاوه بر این، چندین مطالعه نشان دادند که Cu2+ را می توان با اسید اسکوربیک کاهش داد و در نتیجه بازیابی فلورسانس GQD های خاموش شده را بازیابی کرد. هنگامی که GQD ها با DA مخلوط می شوند، DA می تواند بر روی سطح GQD ها جذب شود تا به دلیل برهم کنش الکترواستاتیک و پیوند هیدروژنی، مجموعه DA-GQD ها را تشکیل دهد.

پس از افزودن Cu2 به سیستم، قسمت کاتکول مجموعه DA-GQDs با Cu2+ ترکیب شده و به o-semiquinone اکسید می شود، که منجر به فروکش فلورسانس قابل توجهی از GQD ها می شود. با این حال، اسید اسکوربیک می تواند Cu2+ را به Cu+ کاهش دهد و به دلیل خاصیت کاهش قوی AA، تولید کمپلکس حاوی اسمی کینون را مختل کند، که منجر به بازیابی فلورسانس GQD ها می شود. بنابراین، یک سنسور ساده و راحت “خاموش” فلورسنت برای تشخیص DA و اسید اسکوربیک توسعه داده شد.

نتیجه گیری

در این مقاله، ما با استفاده از GQD ها به عنوان کاوشگر فلورسنت، یک استراتژی ساده و راحت فلورسنت “خاموش” را برای تشخیص DA و اسید اسکوربیک توسعه داده ایم. حالت “خاموش” سنسور ما دارای مزایای تطبیق پذیری و انتخاب پذیری بالا است. در شرایط مطلوب، یک پاسخ خطی خوب برای DA در محدوده ۰٫۵-۱۲۰ میکرومول L -1، با حد تشخیص ۰٫۱۶ میکرومول L -1 یافت شد. و محدوده خطی برای AA 0.05-6 میکرومول L -1 با حد تشخیص ۰٫۰۲۱ میکرومول L -1 است.

این روش با موفقیت در تشخیص نمونه واقعی با دقت و تکرارپذیری خوب به کار گرفته شد. با این حال، روش پیشنهادی از محدودیت هایی مانند زمان تجزیه و تحلیل طولانی و LOD بالا از DA رنج می برد. به طور کلی، روش پیشنهادی ساده و بسیار انتخابی است و می تواند الزامات تشخیص DA و اسید اسکوربیک را در نمونه واقعی برآورده کند.