介紹

     MXene量子點(MXene quantum dots, mqd)由于其優(yōu)異的光學性能、良好的生物相容性、天然的親水性和現(xiàn)成的功能化等特點，在熒光材料領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注[1-3]。mqd在許多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用，特別是在生物醫(yī)學[2,4,5]、傳感[6-11]、光電器件[12,13]和催化[14,15]。近年來，自熒光量子阱的S次報道以來，改進量子阱合成策略的研究越來越多。mqd的合成主要有兩種方法:從本體前體的自上而下切割法和從分子前體的自下而上方法。迄今為止，獲得mqd的典型方法為自上而下的方法(以Ti3C2量子點為主)，包括水熱/溶劑熱法、超聲法、球磨法、插層法和組合法[2,4,14,16 - 19]。在自頂向下合成mqd時，Z常用的方法是在高濃度酸性溶液中蝕刻MAX相(“M”表示過渡金屬，“A”表示- IIIA/IVA族元素，X表示C和/或N元素)后的水熱法。而水熱法需要6-12 h才能完成反應(yīng)[2,8]。因此，開發(fā)快速、直接、方便的熒光量子點合成工藝將是該領(lǐng)域的一個重大突破。微波輔助合成可縮短反應(yīng)時間的量子點的研究較少。次氯酸/次氯酸鹽(HOCl/ClO?)，進口活性活性氧(reactive oxygen species, ROS)在生物體內(nèi)起著重要的保護作用[20,21]。體內(nèi)ClO?水平異常與創(chuàng)傷愈合受損、癌癥、關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)元變性和心血管疾病等慢性和退行性疾病的發(fā)展高度相關(guān)[22-24]。因此，快速、靈敏地檢測ClO?在環(huán)境和生活領(lǐng)域都具有重要意義。到目前為止，許多熒光探針都被用來檢測ClO?，因為它們具有高穩(wěn)定性、高靈敏度和高選擇性等優(yōu)點[25-28]。與普通熒光法相比，比值熒光法可以Z大限度地減少來自背景的假信號，對ClO?的檢測具有更好的靈敏度[29,30]。在用于檢測ClO?的比率熒光探針領(lǐng)域，仍然需要精心的設(shè)計和合成。因此，構(gòu)建和制備一種簡單、高效的ClO?檢測比熒光探針仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。本文采用姜黃素熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)技術(shù)設(shè)計了基于Ti3C2 MQDs的比例熒光探針(方案1)。首先在微波輔助照射下刻蝕MAX相5 min后合成Ti3C2 MQDs。與其他自底向上合成Ti3C2 mqd的方法相比，微波輔助合成大大縮短了反應(yīng)時間。此外，微波加熱更均勻，允許更快的反應(yīng)和更少的副產(chǎn)物形成。在姜黃素存在的情況下，Ti3C2 MQDs在430 nm處的熒光發(fā)射被FRET猝滅，而姜黃素在540 nm處的熒光發(fā)射被增強。加入ClO?后，姜黃素的酚和甲氧基被氧化成醌，在540 nm處熒光發(fā)射逐漸猝滅，在430 nm處熒光發(fā)射逐漸恢復。在365 nm紫外燈下，加入ClO?后，溶液顏色由黃綠色變?yōu)樗{色，肉眼可見。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了比例熒光和“裸眼”探針檢測姜黃素和ClO?。本工作不僅為Ti3C2 mqd的合成提供了一種新的方法，而且拓展了Ti3C2 mqd在生物和化學領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)境檢測。

方案1 Ti3C2 mqd的合成及其綜合傳感策略

圖1 Ti3C2 MQDs的TEM圖像(插入Ti3C2 MQDs的HRTEM圖像)，b Ti3C2 MQDs的尺寸分布直方圖，c Ti3C2 MQDs的FTIR光譜，d Ti3C2 MQDs的XPS示意圖，e C1s

Ti3C2 mqd的原理圖，以及Ti3C2 mqd的Ti 2p原理圖

在1-13范圍內(nèi)，熒光強度保持不變。從圖2c中可以看出，Ti3C2 mqd在1個月內(nèi)熒光強度幾乎沒有變化。因此，Ti3C2 mqd具有良好的熒光穩(wěn)定

圖2 Ti3C2 mqd的熒光光譜。b pH對Ti3C2 mqd熒光強度的影響。c儲存時間對Ti3C2 mqd熒光強度的影響

結(jié)論

  綜上所述，我們S次成功地用米crowave合成了Ti3C2 MQDs，大大縮短了合成時間。Ti3C2 MXene量子點(Ti3C2 MQDs)表現(xiàn)出激發(fā)波長依賴的藍色光致發(fā)光，激發(fā)/發(fā)射峰位于330/430 nm。Ti3C2 MQDs與姜黃素之間的熒光猝滅反應(yīng)可以猝滅Ti3C2 MQDs的熒光。次氯酸鹽(ClO -)能氧化姜黃素的酚和酚甲氧基轉(zhuǎn)化為醌，使Ti3C2 mqd的熒光強度恢復。在檢測過程中，混合系統(tǒng)的顏色發(fā)生了明顯的變化。因此，我們建立了一種雙通道“裸眼”比色和比例熒光探針用于姜黃素和ClO?的檢測。