毒品一般是指使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品[1]。吸食毒品除了对自身身体造成危害以外,毒品的滥用还会给经济发展和社会进步带来巨大的威胁。因此,对毒品进行快速而准确的检测成为了当务之急。通过对已有的检验技术进行研究,发现毒品检验技术在一些顶级分析化学期刊虽然时有报道,但是对于快速、高效、准确的毒品检测方法的报道较少。常规的毒品检测方法存在着样品预处理周期长、检测时间较长、操作复杂、检出限低等问题[2-4],而量子点材料由于其独特的尺寸效应和量子限域效应,被用于毒品检测中具有样品处理简便、检测时间短、操作简单、检出限低等优点[5-6]。因此,本文综述量子点材料在毒品检验应用中的研究进展,并对其研究方向进行展望,以期推动量子点材料在毒品检验中得到进一步的推广和运用。
一、量子点材料的概述
量子点(Quantum dots)由Ⅱ~Ⅵ族或Ⅲ~Ⅴ族元素组成,其半径小于或接近激光玻尔半径,是可以接受激发光产生荧光的一类半导体纳米颗粒。[7]量子点具有尺寸小、光学性质优异、表面易修饰等特点,使其成为一种理想的检测材料。[8-10]通过调控量子点的尺寸、形状和表面性质,可以实现对不同毒品的高灵敏度和高选择性检测。[11]
二、量子点材料的合成方法
量子点材料的合成方法包括热分解法和水相合成法。热分解法是在高沸点溶剂中一定温度下,通过反应物的分解而成核、生长从而合成纳米晶的方法,这类方法是目前为止合成量子点理论性最强、调控最精细的一类方法。[12]水相合成法是指在一定温度和压力条件下,利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。[13]在水相中直接合成量子点具有操作简便、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质可控,容易引入功能性基团,生物相容性好等优点。[14]
三、量子点材料在毒品检测中的应用
毒品检测主要分为实验室检测和现场快检。实验室检测主要利用液相色谱[15]、质谱[16]等大型仪器设备,不仅需要专业人员操作,且无法应用于一线执法现场的快速筛查;现场快检主要利用免疫胶体金试纸法[17-18]制成的毒品检验试剂盒进行检测,但只能进行定性分析,而且会有“假阳性”情况存在。量子点材料由于具有尺寸效应、量子隧道效应、靶向识别和荧光成像等特性,可以实现对目标物进行高灵敏度、高选择性的检测,已被用于各类毒品的快速检验,在毒品检测领域的应用主要体现在以下几个方面:
(一)作为荧光纳米传感器[19]
在毒品检测中,可以利用量子点荧光探针的高灵敏度和特异性来检测各种毒品。量子点荧光探针与特定的抗体或配体结合可形成一种具有高度选择性的检测体系。当目标毒品存在时,会与探针结合并引起荧光信号的变化,从而实现毒品的快速检测和定量分析。[20]Masteri-Farahani[21]等用甲基苯丙胺抗体对硫化镉量子点进行表面修饰,产生了一种用于检测甲基苯丙胺的新型开启式荧光纳米传感器。加入甲基苯丙胺分子后,获得的抗甲基苯丙胺-硫化镉量子点荧光探针表现出荧光增强作用,从而可以高灵敏度和选择性地测定甲基苯丙胺,检测限仅为0.006mg/L。进一步的研究表明,这种纳米传感器与可待因和布洛芬等其他药物几乎没有相互作用。因此,它作为简单、廉价且具选择性的纳米传感器,可用于测定低浓度的甲基苯丙胺。碳量子点具有丰富的表面官能团,可以通过调控其结构特征来实现不同的光学性质和生物相容性,适用于不同的毒品检测需求。由于碳量子点具有高量子产率、合成快速简便、水溶性好、对光降解的高抵抗性和低毒性等优点,其作为荧光探针在毒品检测中具有广泛的应用前景。[22]
(二)量子点免疫分析法[23]
量子点免疫分析法采用量子点荧光探针作为标记物,不
仅充分体现了免疫层析法简单、快速、特异性强的优点,还展示了量子点的高灵敏度及其荧光特性,显示出巨大的发展潜力和广阔的应用前景[24]。毒品进入人体后,会随着血液循环进入毛囊,毒品原体及其代谢物会被毛发中的角质蛋白固定,并稳定地保留在毛发中。相比传统的毛发毒品检测方法,量子点荧光免疫层析技术具有更高的灵敏度和准确性,能够检测到更低浓度的毒品成分,同时具有更快的检测速度和更简便的操作流程。此外,量子点荧光标记具有较长的发光寿命和较窄的发光峰宽,能够有效减少背景干扰和提高检测的准确性。韩军[25]等在解析毛发中痕量毒品快速检测技术指出,采用量子点免疫层析技术作为示踪物的检测方法,只需小型手持仪器,采用10~20 nm的量子点,粒径小,反应充分,相比时间分辨荧光微球具有在相同灵敏度的情况下更好的稳定性、重现性,尤其是阴性结果的准确性,且误报假阳的情况大大低于时间分辨荧光微球检测试剂。
(三)表面增强拉曼散射(SERS)[26]
表面增强拉曼散射(SERS)是一种具有表面选择性的增强效应,能够解决常规拉曼的缺陷,对于痕量物质的现场快速检测具有不可比拟的优越性。[27]SERS是一种高灵敏度的光谱技术,并且具有高度的选择性和准确性。量子点作为荧光标记物可以增强SERS信号,提高检测的灵敏度和可靠性。在毒品检测方面,量子点和SERS技术的结合可以实现对毒品成分的快速、高灵敏度的检测。[28]通过将量子点与特定的抗体或分子探针结合,可以实现对毒品成分的特异性识别和检测。同时,SERS技术可以提供毒品成分的光谱信息,进一步确保检测结果的准确性。[29]
四、结论及展望
以上综述了量子点材料在毒品检测中的应用现状,今后关于量子点材料在毒品检测中的研究可以从以下几方面入手:(1)将不同掺杂元素加入到量子点材料之中,对掺杂的量子点材料进行改性,精准可控地制备更加稳定而灵敏的量子点材料。(2)量子点免疫分析法与其他领域新技术相结合,开发出新的检测装置及方法,有效提高检测灵敏度和分析速度。(3)关注量子点检测技术的环境友好性和生物相容性,致力于开发绿色、低毒的量子点材料,并建立可持续的毒品检测技术体系,以减少对环境和人体的影响。
随着量子点材料在毒品检测中的深入应用以及仪器的发展,将不断提高检测灵敏度、准确度和便利度,有助于提高我国毒品防控能力,保障人民生命财产安全,为构建和谐社会作出贡献。
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作者简介:卢琳(1992-),女,汉族,湖北潜江人,硕士研究生,单位:湖北警官学院。