一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器及应用，该荧光传感器是以聚乙二醇单甲醚链转移剂（PEG‑TTC），苯乙烯（St），4‑溴‑1,8‑萘酰二酐和异硫氰酸烯丙酯为原料制备的一种新型比率荧光传感器。该荧光传感器能在纯水溶液中能实现对次氯酸的高选择性和高灵敏度快速比率检测。相比于现有的荧光检测技术，本发明专利技术得到的荧光传感器具有对次氯酸高选择性比率快速响应，低细胞毒性，优良的水分散性，且投入成本较低，合成路线简单等优点，适于放大合成和实际生产应用，在分析化学、生命科学、以及环境科学等技术领域有着巨大的应用前景。

Polymer fluorescent sensor capable of detecting perchloric acid and application thereof

The invention discloses a ratio of hypochlorous acid polymer fluorescent sensor and its application, the fluorescence sensor is based on polyethylene glycol chain transfer agent (PEG TTC), styrene (St), a novel ratiometric fluorescent sensor 4 bromide 1,8 naphthoyl two anhydride and allyl isothiocyanate as raw material the preparation of. The fluorescent sensor can realize high selectivity, high sensitivity and fast ratio detection of hypochlorite in pure water solution. Compared to the existing technology of fluorescence detection, fluorescence sensor obtained by the invention has fast response to hypochlorous acid with high selectivity ratio, low toxicity, good water dispersibility, and low cost, has the advantages of simple synthetic route, suitable for large scale synthesis and the actual production should be used, the analysis of the technology in the field of chemistry, life science, environmental science and etc. have great application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器及应用
本专利技术涉及一种可用于次氯酸检测的荧光传感器和应用，具体来说，涉及可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器及应用，属于化学材料制备及分析检测领域。
技术介绍
活性氧物种(ROS)是广泛存在于生物细胞中一种非常重要的物种，其在生物细胞中的信号传导、分化、迁移和细胞免疫中均起着非常重要的作用。但是ROS都拥有共同的特性既在生物体内的活性较高、含量较低、分布不均，如何去探索他们在生物体内的功用变得尤为重要。内源性的次氯酸（HOCl）作为ROS中的重要的一员，是过氧化氢（H2O2）与氯离子在髓过氧化物酶(MPO)的催化下反应得到的。此外，HOCl被自然界中的多种生物以细菌杀手的身份用于防御系统。作为一种高效的杀菌武器，其机理是由于细菌缺少分解HOCl的酶而必然受到HOCl强氧化性，高活性的作用，导致细菌死亡。在人体内，HOCl也是非常重要的，正常水平的HCOl对于人体健康的维持非常重要。然而人体内HOCl水平的异常变化时会导致如下的疾病：如关节炎，动脉硬化症等。目前，HOCl被应用到一些食品制品的表面处理和生活用水的消毒处理，这些处理难免会残留一定量的HOCl，长期摄入含有HOCl的水或者食品，对人体的消化系统也会产生不利影响。并且次氯酸因强氧化性和漂白性，使得含有HOCl的生活用水会给日常生活带来诸多不便。目前，已经发展起来的检测次氯酸的方法很多，但是主要以小分子传感器为主。然而，涉及到小分子传感器，便不能忽视其所特有的缺陷，首先是小分子传感器大多数在纯有机溶剂或者混合溶剂中工作，因为有机溶剂的生物毒性限制了它的可应用性；其次是小分子传感器在水中会因为彼此之间的π-π相互作用导致聚集，进一步限制了可应用性。这也导致这类传感器在实际检测中运用的可行性降低。因此，专利技术一种简单、低成本、优良的水溶性、生物毒性低、且高效的快速检测技术具有相当重要的现实意义和应用前景。近年来，聚合物荧光传感器因其优异的水溶性、低细胞毒性、无有机溶剂残留、可设计性强、高灵敏度、高选择性等优点，受到了越来越多的关注，在化学、医学和环境科学等研究领域显示了极其广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器及应用，该荧光传感器以聚乙二醇单甲醚链转移剂（PEG-TTC），苯乙烯（St），4-溴-1,8-萘酰二酐和异硫氰酸烯丙酯为原料制备。进一步应用研究表明，该荧光传感器能够实现对次氯酸的高灵敏度、高选择性的快速比率检测。本专利技术的目的是通过下述方式实现的：一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器，由两亲性接枝共聚物在水中自组装而成，所述两亲性接枝共聚物的结构式为：式中n/x/y为90~10：20~5：1，R为C6-C20的正烷基中的一种。一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器的制备，包括以下步骤：（1）将一定量的4-（2-氨乙基）吗啉和4-溴-1,8-萘酰二酐溶解于乙二醇甲基醚中，置于N2保护和避光的条件下，快速升温至110~130℃搅拌4小时，再加一定量的蒸馏水沉淀，抽滤得到所需产物，真空干燥，得产物1；（2）取一定量的产物1溶解于乙二胺，将混合溶液置于避光和N2保护的条件下70~90℃搅拌4小时，反应结束后旋转蒸发除去大部分（85~95%）乙二醇甲基醚，过柱提纯产物，真空干燥，得到产物2；（3）将一定量的产物2和异硫氰酸烯丙酯溶解于乙醇与二氯甲烷体积比为1：1的混合溶液中，置于N2保护和避光的条件下，20~30℃搅拌4小时，反应结束后抽滤，真空干燥，得产物3；（4）将聚乙二醇单甲醚链转移剂（PEG-TTC,分子量为5000）、苯乙烯、产物3和偶氮二异丁腈溶解于0.5~2mL的N,N-二甲基酰胺（DMF）中，保持聚乙二醇单甲醚链转移剂浓度为0.01~0.1mol/L，冰浴条件下抽真空-充氮气循环三次，然后快速升温至80~100℃反应4小时，反应结束后用乙醚沉淀，抽滤，真空干燥，得产物4；（5）取步骤（2）合成的产物4配成一定浓度的四氢呋喃(THF)溶液，然后取以0.1~0.4mL的溶液定容到1mL，在快速搅拌的条件下将10mL的水缓慢加入到上述溶液中，滴加完成之后继续搅拌10~30min，然后在室温下减压除去THF，定容到10mL得到所需的荧光传感器，即一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器。根据上述制备方法制备的聚合物荧光传感器，所述步骤（1）中，4-（2-氨乙基）吗啉和4-溴-1,8-萘酰二酐摩尔比为1~2:1；所述步骤（2）中，产物1在乙二胺中的浓度为0.1~1mol/L；所述步骤（3）中，N-(氨乙基吗啉)-4-氨乙基-1,8-萘酰二酐和异硫氰酸烯丙酯的摩尔比为1:1~2；保持N-(氨乙基吗啉)-4-氨乙基-1,8-萘酰二酐在混合溶液中的浓度为0.01~0.1mol/l；所述步骤（4）中，聚乙二醇单甲醚链转移剂（PEG-TTC）、苯乙烯、产物1和偶氮二异丁腈摩尔比为3.5:660~688:12~40:1；所述步骤（5）中，产物2在四氢呋喃中的浓度为0.5~3mg/mL。根据上述制备方法制备的荧光传感器，其具体的反应过程如下：式中n/x/y为90~10:20~5:1，R为C6-C20的正烷基中的一种。本专利技术提供了一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器在比率检测次氯酸中的应用。本专利技术以聚乙二醇单甲醚链转移剂（PEG-TTC），苯乙烯（St），4-溴-1,8-萘酰二酐和异硫氰酸烯丙酯为原料来制备所需要的聚合物荧光传感器，该聚合物荧光传感器在的pH为5的缓冲溶液稀释之后，在有HOCl存在时，在444nm处会随着HOCl浓度的增加出现显著的荧光增强现象，而在551nm处，随着HOCl浓度的增加呈现明显的荧光下降现象，进而表现出明显的比率检测效果。并且随着次氯酸浓度的增加，可见光下溶液逐渐由明亮的绿色变为无色，而在紫外光下，溶液由明亮的绿色荧光逐渐变为明亮的蓝色荧光。显示出明显的比色效果。而且该荧光传感器对次氯酸的检测具有明显的高选择性快速响应，并且能达到高灵敏度检测的效果。相比于现有的一些检测技术，本专利技术中的荧光化学传感器成本投入较少，合成路线简单、后处理方便、可直接对次氯酸实现快速特异性识别，尤其是在溶酶体等生理环境pH为5左右的生物体内环境的应用有着极其重要的意义。总而言之，本专利技术提供了一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器及其应用，该聚合物荧光传感器制备简单，灵敏度高，有望在生物材料科学领域得到广泛应用。附图说明图1为制备的聚合物荧光传感器的粒径图。图2为制备的聚合物荧光传感器对次氯酸的识别示意图。图3为不同HOCl浓度时，聚合物荧光传感器的荧光发射光谱变化图（激发波长：420nm），[HOCl]=0（a），1.0×10-7mol/l（b）,2.0×10-7mol/l（c）,3.0×10-7mol/l（d），6×10-7mol/l（e），1.0×10-6mol/l（f）,1.5×10-6mol/l（g）,2×10-6mol/l（h），3.0×10-6mol/l（i）。图4为聚合物荧光传感器随HOCl浓度变化的荧光强度变化值对应的拟合曲线和该曲线所对应的函数图。图5为各种离子对该聚合物荧光传感器荧光比率强度的选择性对比数据图，加入后的离子的浓度均为5.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器，其特征在于，由两亲性接枝共聚物在水中自组装而成，所述两亲性接枝共聚物的结构式为：

【技术特征摘要】
2016.09.17 CN 20161082388691.一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器，其特征在于，由两亲性接枝共聚物在水中自组装而成，所述两亲性接枝共聚物的结构式为：式中n/x/y为90~10：20~5：1，R为C6-C20的正烷基中的一种。2.一种可比率检测次氯酸的聚合物荧光传感器，其特征在于，是通过以下合成步骤实现的：（1）将4-（2-氨乙基）吗啉和4-溴-1,8-萘酰二酐按照摩尔量比为2~1：1溶解于乙二醇甲基醚中，快速升温至110~130℃搅拌4小时，再加入到蒸馏水沉淀，抽滤得到所需产物，真空干燥，得产物1；（2）取产物1溶解于乙二胺，将混合溶液置于70~90℃搅拌4小时，反应结束后旋转蒸发除去大部分乙二胺，过柱提纯产物，真空干燥，得到产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，王宏，洪永想，张培盛，余茂林，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43