[發(fā)明專利]一種pH平板光極熒光傳感膜、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810628872.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN108572165B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅軍;胡璇;梁潮根;方文;劉兆東;尹帶霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;C09B57/00
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務(wù)所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發(fā)明提供了pH平板光極熒光傳感膜、制備方法及應(yīng)用，屬于監(jiān)測(cè)二維pH值領(lǐng)域。所述的監(jiān)測(cè)二維pH的熒光傳感膜由熒光染料HPTS?lipo制備，制備過程中將HPTS?lipo采用水凝膠D4包埋。所述的熒光染料HPTS?lipo通過在熒光染料HPTS的磺酸基團(tuán)接入烷基胺制備。本發(fā)明的熒光傳感膜，基于改性后的熒光染料HPTS?lipo與熒光染料HPTS相比其pKa值得到顯著的變化，因此熒光傳感膜適用于不同的pH值監(jiān)測(cè)，滿足不同實(shí)驗(yàn)需求，且熒光染料HPTS?lipo具有更好的疏水性，能在環(huán)境中保存更久時(shí)間，采用水凝膠D4包埋后進(jìn)一步克服了染料泄露的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于監(jiān)測(cè)二維pH值的平板光極技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種pH平板光極熒光傳感膜、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

在環(huán)境領(lǐng)域，pH值是影響各類重金屬、類金屬元素地球化學(xué)循環(huán)的重要指標(biāo)。以根際微區(qū)為例植物根系可通過分泌根系分泌物等行為影響到周邊環(huán)境的pH值，引起根際酸化或堿化，因此根際效應(yīng)對(duì)于研究重金屬、類金屬的地球化學(xué)循環(huán)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

目前傳統(tǒng)方法對(duì)于pH的測(cè)量主要基于電極傳感，一方面由于價(jià)格較為昂貴，且為單點(diǎn)測(cè)量，若在根際大面積布置成本較高，另一方面由于侵入性可能會(huì)破壞根際微界面并引起擾動(dòng)影響根際活動(dòng)。毋庸置疑，能對(duì)根際微環(huán)境或其它微區(qū)實(shí)現(xiàn)原位、實(shí)時(shí)、非侵入性檢測(cè)，已經(jīng)成為環(huán)境研究中的迫切需求。

自上世界90年代起，學(xué)者們對(duì)于二維熒光傳感的研究進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，通過將熒光染料與包埋劑固定于一個(gè)平面內(nèi)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于待測(cè)物質(zhì)的測(cè)量，目前已成功研發(fā)并施用于環(huán)境研究中的類似傳感器包括：O₂、pH、CO₂及NH₃等。所制作成的熒光傳感器靈敏度高、穩(wěn)定性好且能適應(yīng)環(huán)境的非均執(zhí)性，十分適合用于相關(guān)待測(cè)物質(zhì)的濃度檢測(cè)及環(huán)境微界面的研究中。

近年來(lái)，光學(xué)傳感器受到了越來(lái)越多的關(guān)注，尤其是對(duì)二維成像的平板光極技術(shù)的開發(fā)。由于具有原位、實(shí)時(shí)、非侵入性檢測(cè)，已經(jīng)成為環(huán)境研究中的迫切需求。

經(jīng)檢索，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)熒光傳感膜的研究已公布了相關(guān)的申請(qǐng)案，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?CN201410643390.4，公開日期為2015.02.18的申請(qǐng)案公開了一種pH熒光傳感膜，包括薄膜基材，其將熒光染料CPIPA和熒光黃10-GN均勻混合，通過化學(xué)包埋法將兩種熒光染料固定在薄膜基材表面。基于所述的pH熒光傳感膜，本發(fā)明還公開了一種堿性沉積物pH二維動(dòng)態(tài)分布檢測(cè)方法，將pH熒光傳感膜置于沉積物中，在激發(fā)光照射下通過成像裝置獲得兩種染料光譜信息，通過R和B通道熒光比率定量方式獲得到沉積物pH的分布特征。該申請(qǐng)案的傳感膜將CPIPA與具有參比效應(yīng)和增亮效應(yīng)的熒光黃10-GN混合作為熒光指示劑，檢測(cè)靈敏度、空間分辨率高，對(duì)pH變化響應(yīng)靈敏。所述的方法采用平板電極技術(shù)，通過熒光比率定量減少光學(xué)干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)堿性沉積物pH二維、動(dòng)態(tài)分布信息的實(shí)時(shí)、原位獲取。然而該申請(qǐng)案中的熒光染料CPIPA僅僅適用于偏堿性的工作范圍，限制了其在pH檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201110407804.X，公開日期為2013.04.03的申請(qǐng)案公開了一種用于檢測(cè)pH的光學(xué)離子傳感膜，它包括如下重量百分比的組分：ETH5418 0.38％-0.42％；四[3，5- 二-(三氟甲基)苯]硼酸鈉0.44％-0.49％；上轉(zhuǎn)換納米棒2.09％-2.14％；聚氯乙烯33.13％-33.16％；癸二酸二(2-乙基己基)酯或鄰硝基苯辛醚或鄰苯二甲酸二辛酯補(bǔ)足至100％。本發(fā)明還公開了上述光學(xué)離子傳感膜的制備方法及該傳感膜在pH檢測(cè)中的應(yīng)用。該申請(qǐng)案的用于檢測(cè)pH 的光學(xué)離子傳感膜，用980nm波長(zhǎng)的光激發(fā)，且發(fā)射也在近紅外區(qū)，傳感器不會(huì)受到背景吸收和背景熒光的干擾；且相對(duì)于傳統(tǒng)有機(jī)體系本體系有更高的量子產(chǎn)率，可以產(chǎn)生高強(qiáng)度熒光。該申請(qǐng)案中的光學(xué)離子傳感膜制備過程中需要耗費(fèi)各種化學(xué)試劑，成本較高，不利于推廣。