[發明專利]一種具有銅離子和硫陰離子雙識別功能的水分散性熒光聚合物納米粒子及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310322589.2
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103435730A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳建;李亞;黃富華;孫祥;王宏
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F212/14;C08F2/28;C08F8/32;C09K11/06
• 代理公司: 張家界市慧誠商標專利事務所 43209
• 代理人: 高紅旺

技術領域

本發明涉及材料制備及生物和環境離子檢測技術領域，具體地說，涉及具有銅離子和硫陰離子雙識別功能的水分散性熒光聚合物納米粒子及其制備方法，以及該水分散性納米粒子在水中銅離子和硫陰離子檢測的應用。

背景技術

銅在生命體中參與電子傳遞、氧化還原等一系列重要的生理過程，對銅離子的直接快速檢測一直以來都是科學研究的熱點。在另外一方面，硫化物對有機體具有嚴重的危害性，分析硫化物特別是硫陰離子（S^2-）的殘留對環境污染物的檢測、化學過程的控制以及食品質量安全的監控都有著極其重要的作用。

除傳統的原子吸收光譜、離子選擇性電極等檢測方法以外，目前在國際上也廣泛采用熒光分子傳感器的方法來檢測銅離子和硫陰離子，尤其是跟蹤其在生命活動中的作用過程。熒光分子傳感器是指那些能夠將分子/離子結合信息轉換成易被檢測的熒光信號，進而獲得對離子的識別功能的熒光物質。熒光分子傳感器對離子的分析和檢測具有以下優點：通過熒光強度的變化可以直觀體現離子的存在，且具有高的靈敏度；熒光測量方法是非入侵的，對樣品不具有破壞性，是其他分析方法如原子吸收光譜、離子選擇性電極分析等無法比擬的。

熒光分子傳感器的識別機理一般包括光誘導電子轉移，光誘導電荷轉移，激基締合物和熒光共振能量轉移（FRET）等幾類。其中，利用FRET原理來進行熒光分子傳感器設計具有以下兩個主要優點。首先，它可利用結合各種傳統熒光染料（給體）與離子識別基團（受體）來實現對多種離子的識別檢測；其次，FRET過程并不直接產生具有氧化還原活性的離子，對被檢測物或生物組織不產生損害或其他不利過程。通常，基于FRET原理的熒光分子傳感器，可以通過設計合適的給體與受體基團來實現對特定離子的專屬性識別功能。然而，這些基于FRET原理設計合成的熒光分子傳感器大多涉及比較復雜的合成路線，不利于放大合成與批量生產應用。而且，大多數熒光分子傳感器在水中的溶解性較差，無法適用于純水體系，從而限制了它們在實際環境與生物離子檢測中的應用前景。因此，發展一種能直接在水中檢測銅離子和硫陰離子的制備簡單、靈敏度高的新型熒光傳感器無疑將具有廣泛的實用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有銅離子和硫陰離子雙識別功能的水分散性熒光聚合物納米粒子的制備方法，該方法采用一步細乳液聚合方法與納米粒子表面修飾技術相結合技術，得到表面接枝1,4,7,10-四氮雜環十二烷的含FBP的熒光聚合物納米粒子，進一步應用表明，該熒光聚合物納米粒子能夠在水中實現對銅離子和硫陰離子的高靈敏度、高選擇性雙識別功能。

本發明的目的是通過下述方式實現的：一種具有銅離子和硫陰離子雙識別功能的水分散性熒光聚合物納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

（1）將苯乙烯、對氯甲基苯乙烯、烯丙基熒光素（FBP）、正十六烷按質量比為1：0.22：0.004：0.1混合均勻后分散在濃度為0.01～0.02g/ml的十二烷基三甲基溴化銨的水溶液中，超聲乳化至形成均勻的細乳液后加入相對于苯乙烯質量3.4%的過硫酸鉀引發劑，70℃反應3小時后得到表面含氯甲基的熒光聚合物納米粒子；

（2）在步驟（1）制得的表面含氯甲基的熒光聚合物納米粒子中加入2～3倍（摩爾比）于對氯甲基苯乙烯用量的1,4,7,10-四氮雜環十二烷，室溫下反應7天，經3次透析除去未反應的1,4,7,10-四氮雜環十二烷后，得到具有銅離子和硫陰離子雙識別功能的水分散性熒光聚合物納米粒子。

一種根據所述的具有銅離子和硫陰離子雙識別功能的水分散性熒光聚合物納米粒子的制備方法制備的水分散性熒光聚合物納米粒子。

根據所述的制備方法制備的水分散性熒光聚合物納米粒子在水中銅離子和硫陰離子檢測中的應用。?

本發明采用將環多胺類衍生物接枝到熒光聚合物納米粒子表面以形成檢測銅離子和硫陰離子所需的水分散性熒光聚合物納米粒子。在水介質中，通過銅離子與粒子表面的環多胺基團形成絡合物，以和粒子中熒光團發生有效的FRET，使納米粒子的熒光強度逐漸降低，從而實現在水中的對銅離子的高靈敏度、高選擇性的識別和檢測。并且，該熒光聚合物納米粒子表面的環多胺基團和銅離子的絡合作用還會隨著硫陰離子的加入而逐漸消失，從而使粒子中熒光團與銅離子和環多胺衍生物所形成的絡合物之間的FRET逐漸消失，將導致粒子的熒光強度逐步恢復，從而可進一步實現對硫陰離子的高靈敏度、高選擇性識別和檢測。與現有技術相比，本發明中的水分散性熒光聚合物納米粒子合成路線簡單、后處理方便、可直接對水中的銅離子和硫陰離子進行高靈敏度和特異性識別、適合放大合成和實際生產應用。