一种无铅、水溶性良好的GSH-CsCuCl?钙钛矿量子点，可作为荧光探针用于检测血清素生物标志物

《Journal of Molecular Liquids》：A lead-free water dispersible GSH-CsCuCl 3 perovskite quantum dots as a fluorescent probe for the detection of serotonin biomarker

血清素检测的铅-free量子点荧光探针研究：采用GSH功能化的CsCuCl3量子点通过慢溶剂蒸发法制备，实现水分散和优异稳定性，检测限达19.09 nM，线性范围0.05-5 μM，适用于生物样本分析。

　　这项研究提出了一种新型的无铅、水溶性铯铜氯化物（CsCuCl?）钙钛矿量子点（PQDs）——GSH-CsCuCl? PQDs，用于检测血清素（ST）。随着传统含铅钙钛矿材料在环境和健康方面存在的潜在风险，开发无铅替代材料成为当前研究的热点。GSH-CsCuCl? PQDs的合成采用了简便、经济的慢溶剂蒸发法，这种合成方式能够有效提高材料的稳定性和可控性，使其更适合在复杂生物环境中使用。研究结果表明，GSH-CsCuCl? PQDs在360 nm激发波长下发出明亮的蓝光，其发射峰位于447 nm，量子产率（QY）达到19.65%，这为荧光传感应用提供了良好的基础。

血清素在人体内扮演着重要的角色，它不仅是一种神经递质，还参与多种生理过程，包括心血管调节、胃肠功能、血小板活性、平滑肌收缩等。因此，对血清素水平的检测在临床诊断和健康评估中具有重要意义。然而，传统的检测方法，如高效液相色谱（HPLC）、酶免疫分析、比色法、荧光法、电化学法和毛细管电泳等，虽然在定量检测方面表现出色，但它们通常需要复杂的预处理步骤、昂贵的设备、有害的化学试剂以及较长的分析时间。这些限制使得它们在实时检测和便携式检测设备中的应用受到一定阻碍。因此，研究者们正在寻找更简单、快速、低成本且环境友好的检测方法。

GSH-CsCuCl? PQDs作为新型荧光探针，展现出良好的检测性能。通过将谷胱甘肽（GSH）作为表面修饰剂，不仅提高了量子点在水中的稳定性，还增强了其对血清素的响应能力。研究发现，GSH-CsCuCl? PQDs在加入血清素后，其荧光强度显著下降，且这种下降幅度可达80%。这一现象表明，GSH-CsCuCl? PQDs能够与血清素形成非荧光的复合物，从而实现对血清素的高灵敏度检测。此外，该方法具有快速响应时间，可以在较短时间内完成检测，这对于实际应用中的快速诊断具有重要意义。

在对检测机制的深入研究中，发现GSH-CsCuCl? PQDs的荧光淬灭主要由静态淬灭引起。静态淬灭意味着荧光探针与目标分子之间形成了稳定的非荧光复合物，这种机制使得检测具有较高的特异性。为了验证这一点，研究者进行了荧光寿命分析、动态光散射（DLS）测量以及表面电位分析等实验。结果表明，当血清素加入后，量子点的尺寸增大，表面电位发生变化，进一步支持了静态淬灭机制的存在。同时，通过对比不同浓度的血清素对荧光强度的影响，研究团队绘制了校准曲线，并计算出该方法的检测限（LOD）为19.09 nM，这一数值优于目前许多已报道的检测方法，显示了GSH-CsCuCl? PQDs在血清素检测方面的优势。

此外，研究还探讨了GSH-CsCuCl? PQDs在不同pH条件下的稳定性。实验表明，该量子点在pH 2.0至12.0范围内保持稳定，没有发生明显的降解或沉淀现象。这一特性使得GSH-CsCuCl? PQDs能够在更广泛的生物环境中应用，尤其是在实际样品如尿液和血清的检测中，无需额外的pH调节步骤，简化了检测流程。同时，该方法在存在多种干扰物质的情况下仍能保持良好的选择性，进一步验证了其在复杂生物样本中的实用性。

为了评估该方法的实际应用效果，研究者还对GSH-CsCuCl? PQDs在尿液和血清样本中的检测性能进行了验证。通过加入不同浓度的血清素并进行稀释处理，该方法在尿液和血清样本中均表现出较高的回收率和较低的相对标准偏差（RSD），分别为99.03-100.77%和98.84-99.35%，且RSD值均低于1.37%。这表明该方法在实际应用中具有较高的准确性和重复性。同时，通过与高效液相色谱（HPLC）方法的对比，GSH-CsCuCl? PQDs荧光探针在血清素检测中表现出优异的性能，为实际检测提供了可靠的选择。

该研究还利用了多种表征技术，如紫外-可见吸收光谱（UV–Vis）、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）等，全面分析了GSH-CsCuCl? PQDs的结构和性质。这些表征结果表明，GSH的引入不仅增强了量子点的水溶性，还改善了其表面化学性质，使其能够与血清素发生特异性相互作用。同时，通过XRD分析，研究团队确认了GSH-CsCuCl? PQDs的晶体结构与原始CsCuCl?材料基本一致，表明表面修饰并未破坏其晶体结构，反而提升了材料的稳定性。

GSH-CsCuCl? PQDs的合成和表征过程展示了其在生物传感领域的潜力。通过优化GSH的浓度和反应时间，研究团队确定了最佳的合成条件，使得量子点的荧光强度达到最大值。此外，通过调整激发波长，研究者还找到了最适合的检测条件，确保了检测的准确性和灵敏度。这些优化步骤不仅提高了检测效率，还降低了实验成本，为大规模应用提供了可能性。

该研究提出的GSH-CsCuCl? PQDs检测方法具有多个显著优势。首先，其检测限低至19.09 nM，远低于许多传统方法，表明其在灵敏度方面表现优异。其次，该方法能够在短时间内完成检测，适用于实时监测。第三，由于其水溶性良好，无需复杂的预处理步骤，简化了检测流程。第四，该方法在多种干扰物质存在的情况下仍能保持高选择性，显示出其在复杂生物样本中的应用潜力。最后，该方法具有较低的成本和环保性，符合当前对绿色化学和可持续发展的需求。

综上所述，这项研究通过引入谷胱甘肽作为表面修饰剂，成功制备了一种无铅、水溶性的CsCuCl?钙钛矿量子点，并将其应用于血清素的检测。该方法不仅在检测性能上表现出色，还具有实际应用的可行性。研究结果表明，GSH-CsCuCl? PQDs是一种具有广阔前景的荧光探针，适用于多种生物样本的检测，为临床诊断和生物分析提供了新的工具。未来，随着对这类材料的进一步研究，有望开发出更高效、更便捷的检测技术，推动其在医疗和生物化学领域的广泛应用。