MnドープZnS量子ドットの新しい応用：クロラムフェニコールおよびテトラサイクリン残基の迅速スクリーニングのための蓄光センサー

New application of Mn-doped ZnS quantum dots: phosphorescent sensor for the rapid screening of chloramphenicol and tetracycline residues.

• Zhenping Liu
• Jingzhou Hou
• Qiang He
• Xiaogang Luo
• Danqun Huo
• Changjun Hou

抄録

本研究では、クロラムフェニコール(CAP)とテトラサイクリン(TC)残基を簡便かつ迅速にスクリーニングするために、MnドープZnS量子ドット(Mn-ZnS QDs)の新しい応用法を開発しました。水和法により合成されたMn-ZnS量子ドットは、安定性を高めるためにl-システインで修飾されており、励起波長289nmに対して583nmで燐光を発する。Mn-ZnS QDsの励起スペクトルとCAPやTCの紫外スペクトルの重なりから、Mn-ZnS QDsの励起光の一部が内側フィルター効果(IFE)によりCAPやTCに吸収され、燐光強度が低下していることが明らかになった。異なるTCとCAPを混合して調製した試料の燐光強度は、単一の抗生物質試料を添加した場合に予想される結果とよく一致した。したがって、ＣＡＰとＴＣの合計モル濃度は、単一の標準物質の線形式に基づいてスクリーニングすることができた。テトラサイクリン(TC)に代表される、テトラサイクリンファミリーの一員として、最適化された条件下で、50から1.5×105 nMまでの4桁にわたる良好な線形関係濃度範囲を示し、検出限界(LOD; S/N比=3)は8.6 nMまで低下した。蓄光センサーは、実際のサンプル中の全TCの検出にも成功しました。回収率、選択性の評価は良好であった。これらの結果から、本リン光センサーは、CAPおよびTCsの簡易かつ迅速なスクリーニングプラットフォームになり得ることが示された。

In this work, a new application of Mn-doped ZnS quantum dots (Mn-ZnS QDs) was developed to screen chloramphenicol (CAP) and tetracycline (TC) residues simply and rapidly. Mn-ZnS QDs synthesized by a hydration method and modified by l-cysteine for better stability emit phosphorescence at 583 nm with the excitation wavelength at 289 nm. Based on the overlap of the Mn-ZnS QDs excitation spectra and CAP or TCs ultraviolet spectra, the excited light of the Mn-ZnS QDs was partially absorbed by CAP or TCs owing to the inner-filter effect (IFE), leading to a decrease in the phosphorescence intensity. The phosphorescence intensities of the samples prepared by mixing different TCs and CAP were in good agreement with the expected results from adding a single antibiotic sample. Therefore, the total molar concentrations of CAP and TCs could be screened based on the linear equation of a single standard substance. Represented by tetracycline (TC), as a member of the tetracycline family, under optimized conditions, showed a good linear relational concentration range over 4 orders of magnitude from 50 to 1.5 × 105 nM with a limit of detection (LOD; S/N ratio = 3) down to 8.6 nM. The phosphorescent sensor was also used to detect total TCs in actual samples successfully. The evaluations of the recovery rate and selectivity were good. These results demonstrated that the presented phosphorescent sensor can be a simple and rapid screening platform for CAP and TCs.