Nanodots de carbono como nanosensores de modo dual para la detección selectiva de peróxido de hidrógeno

Antecedentes

Los nanodots de carbono fluorescentes (CD) han despertado una gran atención en la investigación por sus propiedades fisicoquímicas únicas como buena biocompatibilidad, baja toxicidad, fotoluminiscencia sintonizable (PL) y alto rendimiento cuántico. Debido a los caracteres anteriores, los CD han encontrado aplicaciones potenciales en una variedad de campos que incluyen, entre otros, bioimágenes, biosensores y dispositivos emisores de luz [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. Además, debido a su capacidad de conversión ascendente y descendente, la falta de parpadeo óptico y la alta fotoestabilidad en comparación con los tintes orgánicos o los puntos cuánticos semiconductores (QD), los CD son más adecuados para aplicaciones en nanosensores fluorescentes por aumento o extinción de la fluorescencia [10 , 11,12,13,14,15,16,17,18,19].

Peróxido de hidrógeno (H ₂ O ₂ ) es un tipo de oxidante común, que siempre se utiliza como desinfectante médico por su capacidad de esterilización. Además, H ₂ O ₂ también es un producto importante de reacciones enzimáticas basadas en oxidasa, como la reacción glucosa / glucosa oxidasa (GOD). Por lo tanto, la estrategia de detección a través del sondeo de H ₂ O ₂ puede emplearse como un enfoque prometedor para la detección de carbohidratos y sus oxidasas. Por esta razón, la detección de H ₂ O ₂ se puede utilizar para controlar las enfermedades relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos, como la diabetes. Actualmente, aunque varios sensores de glucosa basados ​​en la determinación de H ₂ O ₂ Se han desarrollado utilizando una variedad de métodos analíticos, los sistemas de sensores informados anteriormente se basan principalmente en una sola señal, como el cambio conductimétrico, fluorimétrico o colorimétrico [20, 21, 22]. Recientemente, los avances en nanotecnología, especialmente en nanopartículas fluorescentes como semiconductores QD y nanopartículas emergentes basadas en carbono, han dado lugar al nuevo H ₂ O ₂ nanosensores. Lu y col. desarrolló un tipo de microhíbridos de emisión dual (DEMB) mediante la combinación de CdTe QD y rodamina para la detección radiométrica fluorescente de glucosa mediante el control de la generación de H ₂ O ₂ [20]. Zhang y col. informó un nanosensor fluorescente que mostró una respuesta selectiva y sensible a H ₂ O ₂ mediante la extinción de la fluorescencia de los CD [21, 22]. Sin embargo, estos trabajos inevitablemente provocaron los defectos intrínsecos de los QD basados ​​en semiconductores con componentes químicos costosos y contaminación por metales pesados. Además, los nanosensores basados ​​en la lectura de una sola señal, ya sea extinción de la fluorescencia o cambio de color, pueden tener una estabilidad de ensayo deficiente debido a las fluctuaciones de los factores ambientales y los errores de operación experimental. Teniendo en cuenta la consideración anterior, deseamos desarrollar una nueva clase de CD fluorescentes, cuya fluorescencia y el color de la solución sean muy sensibles al cambio de las concentraciones de H ₂ O ₂ . Por lo tanto, se puede lograr un nanosensor de modo dual basado en estos CD para detectar de manera distintiva y sensible el H ₂ O ₂ mediante la inspección simultánea de los cambios fluorométricos y colorimétricos de la solución de CD, lo que es beneficioso para la detección a simple vista del H ₂ O ₂ .

En este estudio, hemos desarrollado un método fácil y conveniente para sintetizar un nuevo tipo de CD, que exhibe un color de solución rojo oscuro bajo luz visible y emisión fluorescente dual bajo una lámpara UV de 365 nm (emisión de fluorescencia azul y verde). Los CD se sintetizan simplemente mediante el método solvotermal con ácido cítrico, urea y N , N -dimetilformamida (DMF) como fuente de carbono, fuente de nitrógeno y disolvente de reacción, respectivamente. La fluorescencia y el color de la solución son muy sensibles a los cambios en las concentraciones de H ₂ O ₂ . Por lo tanto, se puede lograr un nanosensor de modo dual basado en estos CD para detectar de manera distintiva y sensible el H ₂ O ₂ inspeccionando simultáneamente los cambios fluorométricos y colorimétricos de la solución de CD, lo cual es beneficioso para la detección a simple vista del H ₂ O ₂ . Sin la introducción de ningún instrumento costoso, se ha establecido un nanosensor de modo dual basado en estos CD. Este sistema de detección puede evitar eficazmente los posibles errores de funcionamiento y mejorar notablemente la fiabilidad de la medición. Además, los nanosensores basados ​​en CD son prometedores en la aplicación de la detección de glucosa en sangre tanto in vivo como in vitro debido a su buena biocompatibilidad y alta solubilidad en agua.

Métodos

Síntesis de CD

Los CD se prepararon usando un método solvotermal con ácido cítrico como fuente de carbono, urea como fuente de nitrógeno y DMF como co-reactante. En un experimento típico, se disolvieron ácido cítrico (1 g) y urea (2 g) en 10 ml de DMF. Después, la solución se transfirió a un autoclave revestido con poli (tetrafluoroetileno) de 25 ml y se calentó a 160ºC durante 4 h. Después de la reacción, el autoclave se enfrió naturalmente a temperatura ambiente. Se obtuvo una solución de color rojo oscuro. Los CD se precipitaron agregando 5 mL de solución de reacción en 25 mL de etanol abundante y se centrifugaron a 7500 rpm durante 30 min. Luego, la precipitación se dializó para obtener CD puros. Los CD como se prepararon se recogieron y se secaron en un horno de secado al vacío a 60 ° C y bajo <1 Pa durante 12 h. Luego, los CD se redisolvieron en agua desionizada para formar 0,75 mg mL ⁻¹ Solución de CD para futuras investigaciones. Y el siguiente H ₂ O ₂ Los CD tratados se recolectaron y secaron con el mismo método para la caracterización de la morfología superficial y las propiedades estructurales.

Medidas

La morfología de la superficie de los CD se caracterizó mediante un microscopio electrónico de transmisión de alta resolución (HRTEM, JEOL JSM-IT100). Las propiedades estructurales de los CD se realizaron con un difractómetro de rayos X (XRD, PA National X’Pert Pro) y un espectrómetro micro-Raman (Renishaw RM 2000). Los espectros de absorción de los CD se midieron en un espectrofotómetro Hitachi U-3900 UV-Vis-NIR. Los espectros de fluorescencia de los CD se midieron con un espectrofotómetro (Hitachi F-7000). El rendimiento cuántico de fluorescencia de los CD se obtuvo mediante el espectrómetro Horiba FL-322 con una esfera integradora calibrada. Las curvas de disminución de la fluorescencia de los CD también se midieron con Horiba FL-322 utilizando un NanoLED de 405 nm que controla la emisión a 450 y 500 nm, respectivamente. El espectro de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR) de los CD se registró en un espectrómetro Bio-Rad Excalibur (Bruker Vector 22). La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) se registró en un espectrómetro de fotoelectrones de rayos X ESCALAB MK II utilizando Mg como fuente de excitación.

Establecimiento de los nanosensores de CD

Para la detección de H ₂ O ₂ , los espectros de fluorescencia y absorción de los CD en presencia de H ₂ O ₂ se examinaron en tampón PBS (pH =7,4, a 25 ° C). En un experimento típico, una cantidad diferente de H ₂ O ₂ se mezcló primero con agua destilada y luego con 20 μL 0,75 mg mL ⁻¹ La solución de CD se inyectó en 4 ml de H ₂ O ₂ solución con diferentes concentraciones (0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.25, 0.5, 1.0 y 2.0 M). Luego, se tomaron fotografías, espectros de fluorescencia y absorción después de que se agregaron los CD en el H ₂ O ₂ solución.

También se evaluó la selectividad de los nanosensores basados ​​en CD. La solución de CD (20 μL, 3,75 μg mL ⁻¹ ) se mezcló con diferentes tipos de cationes y oxidantes (4 mL, 0.1 M) y luego la solución se agitó durante 1 min. Por último, se registraron los espectros de fluorescencia y absorción de UV-Vis de la solución después de que los CD se añadieran al H ₂ O ₂ solución.

Resultados y discusión

Caracterización de los CD

La morfología de las CD preparadas se midió mediante microscopio electrónico de transmisión (TEM). Como se muestra en la Fig. 1a, los CD están bien dispersos con un rango de tamaño uniforme de 2,5 a 6,5 ​​nm y un diámetro medio de alrededor de 5 nm (archivo adicional 1:Figura S1b). Además, la imagen HRTEM (inserto de la Fig. 1a) muestra las franjas de difracción alrededor de 0,21 nm, lo que coincide con el (100) del grafito. Los patrones de XRD de los CD mostrados en la Fig. 1b exhiben un pico ancho alrededor de 23,4 °, que corresponde a los átomos de carbono altamente desordenados con una estructura de carbono similar al grafito. Los espectros Raman de los CD (Fig. 1c) revelan dos bandas:banda D (alrededor de 1347 cm ⁻¹ , que se debió a las vibraciones de sp ³ -carbono hibridado con imperfección y desorden) y banda G (alrededor de 1577 cm ⁻¹ , que se asoció con el E _2g modos de vibración de sp ² -carbono hibridado en una estructura cristalina hexagonal bidimensional). Los espectros FTIR de los CD (Fig. 1d) presentan amplias bandas de absorción de vibraciones de O – H / N – H a 3100–3600 cm ⁻¹ , las vibraciones de estiramiento de C =O / C =C alrededor de 1690-1610 cm ⁻¹ y las vibraciones de estiramiento de N – O alrededor de 1350-1390 cm ⁻¹ . Los datos anteriores indican que puede haber algunos grupos funcionales en la superficie de las CD, y estos grupos funcionales pueden desempeñar un papel importante en la alta hidrofilicidad y estabilidad de las CD en solución acuosa.

un Imagen TEM de los CD. Inserciones mostrar la imagen HRTEM de los CD. b Patrón XRD de los CD. c Espectroscopia Raman de los CD. d Espectroscopia FTIR de los CD. e Variación de fluorescencia de CD después de agregar 0.5 M H ₂ O ₂ . Inserciones mostrar fotografías de CD antes ( izquierda ) y después ( derecha ) agregando el H ₂ O ₂ bajo luz ultravioleta. f Variación colorimétrica de CD después de agregar 0.5 M H ₂ O ₂ . Inserciones mostrar fotografías de CD antes ( izquierda ) y después ( derecha ) agregando el H ₂ O ₂ bajo la luz del día

El comportamiento fluorescente de los nanosensores basados ​​en CD hacia H ₂ O ₂ se midió en las soluciones acuosas de CD mostradas en la Fig. 1e. Bajo una excitación de longitud de onda única a 365 nm, las soluciones de CD ilustran espectros de emisión asimétricos, que podrían ajustarse mediante bandas fluorescentes de emisión dual centradas en 450 y 500 nm, correspondientes a las bandas fluorescentes azul y verde, respectivamente. Cuando las soluciones de CD se mezclan con H ₂ O ₂ , la intensidad de la banda azul muestra una disminución mayor que la de la verde. En consecuencia, las emisiones más fuertes de los CD se desplazan de 450 a 500 nm a partir de los resultados de las matrices de excitación-emisión de los CD después de la adición de H ₂ O ₂ (Archivo adicional 1:Figura S2). Como resultado, el color de fluorescencia de las soluciones de CD cambia de azul a verde bajo la iluminación de una lámpara UV de 365 nm (recuadro de la Fig. 1e). Además, las soluciones de CD experimentan simultáneamente un cambio colorimétrico de rojo oscuro a verde después de agregar el H ₂ O ₂ (recuadro de la Fig. 1f). Este cambio de color se puede atribuir a la evolución de la intensidad de las bandas de absorción alrededor de 555 y 595 nm causada por la adición de H ₂ O ₂ en la solución de CD (Fig. 1f). En conjunto, estos resultados confirman que los CD podrían usarse como nanosensor de modo dual para la detección de H ₂ O ₂ .

Mecanismo de detección

Para investigar el mecanismo de detección, la morfología y las propiedades de fluorescencia de los CD después de agregar H ₂ O ₂ también se caracterizaron. Como se ilustra en el archivo adicional 1:Figuras S1a y S1c, la adición de H ₂ O ₂ en la solución de CD puede conducir a la agregación de CD, cuyos tamaños oscilan entre 30 y 60 nm. El H ₂ O ₂ -la agregación inducida de CD también se reveló en los espectros de absorción normalizados (archivo adicional 1:Figura S3); a saber, la banda de absorción de los CD se desplaza hacia el rojo de 555 a 595 nm en la región visible [15]. En consecuencia, el color de la solución de CD varía de rojo oscuro a verde, junto con el estado de dispersión de los CD que se convierten en un estado de agregación. Los espectros XRD (Fig. 1b y archivo adicional 1:Figura S4) de los CD antes y después de agregar H ₂ O ₂ alterar poco, lo que indica que no hay cambios en la estructura cristalina de los CD.

La evolución de la fluorescencia de los CD preparados con la adición de H ₂ O ₂ fue investigado por espectros de fluorescencia. Las matrices de excitación-emisión muestran que la adición de H ₂ O ₂ hace que los centros de emisión de los CD cambien de 450 a 500 nm (Archivo adicional 1:Figura S2). Las curvas de disminución de la fluorescencia que se muestran en la Fig.2a para los CD con la emisión a 450 y 500 nm pueden ajustarse bien mediante una función de disminución monoexponencial con una vida útil promedio de 7,96 y 7,12 ns, respectivamente (bajo excitación de 365 nm). Por el contrario, la vida útil de la disminución de la fluorescencia de los CD después de la H ₂ O ₂ el tratamiento se convirtió en 4.53 y 4.83 ns (Fig. 2b y Tabla 1). Mientras tanto, el rendimiento cuántico de PL ( η _int ) de CD cambió del 5,5 al 4,6% cuando el H ₂ O ₂ se añadió a la solución de CD. Teniendo en cuenta el cambio de la vida útil de la fluorescencia y el rendimiento cuántico de PL, se puede concluir que la transferencia de carga (CT) puede ocurrir entre CD y H ₂ O ₂ , que podría ser un disparador para realizar el cambio de espectros PL de los CD.

un , b Decaimiento de la fluorescencia de los CD antes ( a ) y después ( b ) agregando 0.5 M H ₂ O ₂ . c , d XPS (N1s) de CD antes ( c ) y después ( d ) agregando 0.5 M H ₂ O ₂

Los espectros FTIR y XPS de los CD se midieron para dar una idea de la composición química y los cambios ambientales causados ​​por el H ₂ O ₂ . Los espectros FTIR de CD antes y después de agregar H ₂ O ₂ que se muestra en el archivo adicional 1:la Figura S7 ilustra que las vibraciones de estiramiento de N – O alrededor de 1350-1390 cm ⁻¹ aumentar con la adición de H ₂ O ₂ , que también es confirmado por el resultado de los espectros XPS. Se observa a partir de los espectros XPS de la encuesta completa (archivo adicional 1:Figura S8) que la relación O:N de los CD antes y después del H ₂ O ₂ el tratamiento fue de 1,57 y 3,85, respectivamente. La relación creciente de O / N revela que los estados de enlace de N en los CD pueden cambiar con la adición de H ₂ O ₂ , que está en línea con los espectros XPS de N1s de alta resolución que se muestran en la Fig. 2c, d. A partir del resultado de los espectros XPS de N1s, el contenido de grafito N en los CD se ha incrementado con la adición de H ₂ O ₂ . Además, hay un pico adicional de estado N – O a 407,3 eV en los espectros N1s después de la adición de H ₂ O ₂ , lo que obviamente demuestra que la importación de H ₂ O ₂ provoca la variación de los estados de superficie en los CD. Todos los levantamientos manifiestan que el marco N de la superficie podría cambiarse mediante la adición de H ₂ O _2.

Informes anteriores sugieren que las bandas de emisión de los CD están relacionadas con los estados de la superficie, como los radicales dopados con N y los grupos urea [5, 9, 12, 23, 24, 25]. Mientras tanto, estos estados superficiales son sensibles a estímulos físicos o químicos externos. Sobre la base del análisis fotofísico y ambiental de superficie, proponemos el mecanismo de evolución de la fluorescencia con la introducción del H ₂ O ₂ (Fig. 3). El estado del borde de las CD preparadas está constituido por los grupos N pirrólicos conjugados. Este tipo de estado N puede estar localizado principalmente en un nivel de energía alto. Por lo tanto, el electrón excitado puede relajarse no radiativamente al estado de superficie de alto nivel y luego transferirse radiativamente al estado fundamental acompañado de bandas de emisión de fluorescencia alrededor de 450 nm. Por el contrario, la intensidad de fluorescencia de la solución de CD disminuye ligeramente debido a la extinción dinámica entre el H ₂ O ₂ y los CD, donde el CT surge entre los CD y H ₂ O ₂ similar a los informes anteriores [26,27,28,29]. De lo contrario, se podría deducir que los radicales de fluorescencia de alta energía (estado N relacionado) se transforman en el estado N – O de menor energía en virtud del impacto del radical hidroxilo del H ₂ O ₂ . Por lo tanto, el electrón excitado puede relajarse principalmente con una transición radiativa del estado N – O de menor energía al estado fundamental con una banda de emisión verde a 500 nm, lo que también da como resultado la extinción estática de la fluorescencia de 450 nm. Por lo tanto, las principales bandas de emisión de CD podrían presentar un cambio de la emisión azul a la emisión verde.

El posible mecanismo de detección de CD antes ( izquierda ) y después ( derecha ) agregando H ₂ O ₂

Evaluación de los nanosensores de CD

Sobre la base del comportamiento fluorescente y colorimétrico anterior de los CD, hemos desarrollado un nanosensor para detectar H ₂ O ₂ por los CD. El sistema de detección propuesto consta de CD con la concentración adecuada en solución acuosa (3,75 μg mL ⁻¹ , Archivo adicional 1:Figura S9), donde los CD cumplen una doble función como informadores colorimétricos y fluorométricos en este sistema.

El sistema de nanosensores propuesto basado en la solución de CD se ilustra en la Fig. 4. El cambio fluorométrico y colorimétrico causado por H ₂ O ₂ podría visualizarse claramente a simple vista (Fig. 4c, f), donde se puede observar una serie de cambios de color notables de azul a verde y de rojo oscuro a verde bajo luz ultravioleta y luz diurna. Además, la adición de H ₂ O ₂ en la solución de CD también se puede expresar cuantitativamente con los espectros de fluorescencia y absorción (Fig. 4a, d). Como se muestra en la Fig. 4a, la banda de fluorescencia centrada en 450 y 500 nm disminuye gradualmente con el aumento de H ₂ O ₂ concentración de 0 a 2 M. Sin embargo, el aumento de la H ₂ O ₂ concentración conduce a una disminución diferente de la intensidad de la fluorescencia a 450 nm ( I ₄₅₀ ) y 500 nm ( I ₅₀₀ ), que concuerda bien con el cambio de color de fluorescencia en la solución de CD (Fig. 4c). Por lo tanto, la relación entre la intensidad de fluorescencia a 500 nm y la de 450 nm se selecciona para monitorear la H ₂ O ₂ concentración (Fig. 4a, b). La proporción más baja está relacionada con la emisión azul, mientras que la fluorescencia verde se puede observar a simple vista en una proporción más alta de I ₅₀₀ a yo ₄₅₀ . El rango de detección lineal por estos medios se extiende desde 0.05 a 0.5 M con una correlación lineal R ² =0,987. De manera similar, el cambio colorimétrico se produce en la solución de CD debido a la disminución no homogénea de la banda de absorción a 555 y 595 nm. Como se muestra en la Fig. 4d, la intensidad de absorción disminuye en la región visible, pero el aumento de H ₂ O ₂ La concentración da como resultado que la absorción alrededor de 595 nm disminuye más lentamente que alrededor de 555 nm. Por lo tanto, la relación de absorción a 595 nm ( A ₅₉₅ ) a la de 555 nm ( A ₅₅₅ ) también podría usarse para medir el H ₂ O ₂ concentración. La proporción de A ₅₉₅ a A ₅₅₅ aumenta exponencialmente de 0.05 a 2 M con una correlación exponencial R ² =0.999, y el cambio colorimétrico se correlaciona bien con el H ₂ O ₂ rango de concentración de 0.05 a 0.25 M con el límite de detección lineal (LOD) de 14 mM (Archivo adicional 1:Figura S11 y Tabla S1). Los nanosensores de modo dual tienen una sensibilidad adecuada de este método que satisface los requisitos clínicos y medicinales debido a la concentración de H ₂ O ₂ a través de la reacción de GOD que varía alrededor de milimolar (~ 10 mM) en plasma [20]. Además, los nanosensores de modo dual tienen una referencia de calibración intrínseca incorporada, por lo que la fluctuación de intensidad y otros factores causados ​​externamente pueden eliminarse, lo que contribuye a promover la precisión de la prueba.

un Espectros de fluorescencia de CD en presencia de diferentes H ₂ O ₂ concentraciones. b Curva de calibración de I ₅₀₀ / Yo ₄₅₀ de los CD frente a H ₂ O ₂ concentración. Inserciones mostrar el rango de detección lineal de I ₅₀₀ / Yo ₄₅₀ de los CD frente a H ₂ O ₂ concentración. c Imágenes fotográficas de la solución de fluorescencia CD bajo diferentes concentraciones de H ₂ O ₂ . d Espectros UV-Vis de CD en presencia de diferentes H ₂ O ₂ concentraciones. e Curva de calibración de A ₅₉₅ / A ₅₅₅ de los CD frente a H ₂ O ₂ concentración. f Imágenes fotográficas de la solución de CD a diferentes concentraciones de H ₂ O ₂

Evaluar la selectividad de los nanosensores hacia H ₂ O ₂ , los ensayos de interferencia se realizaron en condiciones idénticas utilizando algunos cationes comunes, como Na ⁺ , K ⁺ , NH ⁴⁺ , Ca ²⁺ , Zn ²⁺ y Fe ²⁺ . Como se muestra en la Fig. 5a, b, los cambios fluorométricos y colorimétricos de las CD se han estudiado en presencia de diferentes cationes. En presencia de Na ⁺ , K ⁺ , NH ₄ ⁺ , Ca ²⁺ , Zn ²⁺ y Fe ²⁺ , la proporción de fluorescencia de I ₅₀₀ a yo ₄₅₀ y la relación de absorción de A ₅₉₅ a A ₅₅₅ aparecen solo como una ligera variación en comparación con la muestra en blanco, lo que significa que estos cationes tienen poca interferencia en la detección de H ₂ O ₂ . Además, también hemos comparado el impacto en los CD con otros oxidantes, como HNO ₃ , KClO ₃ , FeCl ₃ , NaClO, K ₂ Cr ₂ O ₇ y KMnO ₄ (Fig. 5c, dy archivo adicional 1:Figuras S12 y S13), y encontramos que el color de fluorescencia cambia de azul a verde con la adición de estos oxidantes excepto K ₂ Cr ₂ O ₇ y KMnO ₄ . Entonces, podemos descartar la interferencia de K ₂ Cr ₂ O ₇ y KMnO ₄ a través del cambio de fluorescencia. Además, podemos excluir fácilmente el impacto de otros oxidantes como HNO ₃ , KClO ₃ , FeCl ₃ y NaClO del resultado de la relación de absorción de A ₅₉₅ a A ₅₅₅ . Por lo tanto, los nanosensores de modo dual demostrados en este artículo pueden ser muy prometedores en la alta selectividad de la determinación debido al efecto sinérgico de los dos métodos de detección independientes [30,31,32,33]. Además, hemos medido el tiempo de respuesta del cambio fluorométrico tras la adición de H ₂ O ₂ y descubrió que la fluorescencia disminuye después de inyectar H ₂ O ₂ y se mantiene estable en aproximadamente 3.3 s (Archivo adicional 1:Figura S14).

un , c Relación de fluorescencia I ₅₀₀ / Yo ₄₅₀ de solución que contiene CD y varios cationes interferentes ( a ) y oxidantes ( c ). b , d Relación de absorción A ₅₉₅ / A ₅₅₅ de solución que contiene CD y varios cationes interferentes ( b ) y oxidantes ( d )

La viabilidad de la célula A549 se examinó usando un ensayo CCK-8 estándar para evaluar la citotoxicidad de las CD. Como se muestra en la Fig.6, encontramos que cerca del 80% de viabilidad se obtiene incubando las células A549 con CD durante 48 h incluso a concentraciones altas de CD como 500 μg mL ⁻¹ . Se calcula que la concentración inhibidora del 50% (IC50) de los CD es de aproximadamente 1106 μg mL ⁻¹ por GraphPad Prism 5.0, que deduce que los CD tienen una buena biocompatibilidad y una citotoxicidad muy baja a alta concentración. Además, hemos comparado el rendimiento analítico de nanosensores previamente reportados para el H ₂ O ₂ determinación que se muestra en el archivo adicional 1:Tabla S2. La biocompatibilidad, simplicidad y visualización de la detección son comparables o incluso mejores que la mayoría de estos H ₂ informados O ₂ Ensayos. Teniendo en cuenta que los nanosensores de modo dual basados ​​en CD tienen una buena selectividad hacia H ₂ O ₂ detección, el límite de detección adecuado (LOD =14 mM) en el mismo orden con la glucosa en sangre, y una citotoxicidad muy baja a alta concentración de CD, los nanosensores prometen ser utilizados en la prueba de glucosa en sangre y otros requisitos clínicos.

Viabilidad celular de las células A549 después de 48 h de incubación en las diferentes concentraciones de CD

Conclusiones

En conclusión, proponemos un nanosensor de modo dual basado en CD con salida colorimétrica y fluorométrica para la detección cuantitativa de H ₂ O ₂ basado en el cambio fluorométrico y colorimétrico de la solución de CD tras la introducción de H ₂ O ₂ . Los nanosensores son simples y fáciles de lograr la detección a simple vista de H ₂ O ₂ . El mecanismo de los nanosensores se puede atribuir al hecho de que los estímulos químicos externos como los radicales hidroxilo de H ₂ O ₂ provocan el cambio de propiedades superficiales y la agregación de CD, que dominan la emisión y absorción de CD. Los nanosensores propuestos exhiben buena biocompatibilidad, alta selectividad hacia H ₂ O ₂ con un rango de detección lineal que va de 0,05 a 0,5 M, y un límite de detección de alrededor de 14 mM, que es comparable al nivel de H ₂ O ₂ producido por las reacciones de DIOS. Se cree que la estrategia informada en este documento puede proporcionar un enfoque prometedor para desarrollar un sensor novedoso en la glucosa en sangre, que podría ser valioso en el diagnóstico de enfermedades y las pruebas ambientales.

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