快速检测硫离子的络合物及其定量分析方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种快速检测硫离子的络合物，其为香豆素衍生物与铜离子的络合物，作为硫离子荧光传感器的应用。本发明专利技术所述的络合物作为荧光传感器，用于水溶液中对硫离子检测时，表现出明显的荧光增强响应，响应速度快，可实现硫离子的实时检测；检测灵敏度高，检出限低达90nM；利用标准曲线，能准确地定量分析待测样品中的硫离子浓度；对硫离子具有超高的选择性，其他常见阴离子几乎无干扰；生物相容性好，可成功应用于生物细胞中硫离子的荧光成像分析；荧光光谱与紫外‑可见吸收光谱均有响应，可实现对硫离子的双通道检测。

Fast detecting sulfur ion complex and quantitative analysis method and application thereof

The invention discloses a fast detecting sulfur ion complex, which is a complex of coumarin derivatives and copper ions, and is used as a sulfur ion fluorescent sensor. The invention of the complex as fluorescence sensor for aqueous solution of sulfur ion detection, showed obvious fluorescence enhancement response, fast response speed, can realize the real-time detection of sulfur ions; high sensitivity, low detection limit of 90nM; using the standard curve, can accurate quantitative analysis of sulfur ion concentration in the sample to be tested; selective ultra high sulfur ions, other common anions almost no interference; good biocompatibility, can be successfully applied in fluorescence imaging of sulfur ion in cell analysis; fluorescence spectra and UV visible absorption spectra were response, can achieve the dual channel of sulfur ion detection.

【技术实现步骤摘要】
快速检测硫离子的络合物及其定量分析方法和应用
本专利技术涉及一种快速检测硫离子的络合物及其定量分析方法和应用，属于环境保护领域。
技术介绍
随着生物、化学化工、医药及环境学科的迅速发展，阴离子在这些领域中的应用越来越广泛，对阴离子的识别与传感也成为研究的热点。然而，与为数较多的阳离子传感器相比，阴离子传感器的发展较为缓慢。传统阴离子传感器的设计主要是基于主-客体间的弱相互作用，因此存在对目标分子的检测灵敏度较低、专一性不强等不足，尤其是在水相中，强的溶剂化作用使主-客体之间的相互作用变弱，导致检测灵敏度降低。这些因素极大地限制了此类传感器的发展，因此，对阴离子传感器的设计更具挑战性。环境污染的监测及其防治已成为全球性关注的热点之一。由于煤及含硫物质的使用越来越多，大量硫化物进入水和空气中，对环境造成的污染越来越严重。硫可与多种金属形成硫化物和硫酸盐，广泛存在于自然界中。因此，硫离子的检测已受到人们的高度关注，设计合成水溶性好、生物相容性好、能够快速、定量、高灵敏度和高选择性地检测硫离子的化学传感器仍是当务之急。近年来，以光信号为输出信号的荧光化学传感器和比色化学传感器颇受人们的青睐。荧光技术作为一种新兴的检测手段，具有灵敏度高、响应速度快、检出限低等特点，可广泛应用于生物化学、细胞生物学和分析化学等相关领域。而比色法作为一种传统的检测方法，具有简单易行，无需精密仪器等特点。因此，同时利用荧光法和比色法的双通道传感器能够结合这两种方法的优点，实现对被分析物的高效检测。目前文献报道的硫离子化学传感器中，能够同时实现荧光和比色双通道检测硫离子的报道却很少，尤其是生物细胞中硫离子的荧光成像分析更是鲜有报道。武汉大学李振等人报道了基于二氧四胺大环化合物的硫离子荧光传感器，测试条件为体积比为3：1的H2O-CH3OH混合溶液。但是，该化合物作为硫离子荧光检测器，检出限为700nM，对于痕量检测有一定局限；并且，该化合物不能成功应用于细胞内硫离子的荧光成像分析，故该文件中仅考察了传感体系对硫离子的荧光光谱响应。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术的不足而提供一种快速检测硫离子的络合物及其定量分析方法和应用，可以在水溶液中高灵敏度、高选择性地检测硫离子，对硫离子具有荧光-比色双通道响应，作为荧光传感器表现出明显的荧光增强响应，响应速度快、检测限低，可成功地应用于生物细胞中硫离子的荧光成像以及待测样品中硫离子浓度的准确定量。本专利技术所采用的技术方案为：一种快速检测硫离子的络合物，它为香豆素衍生物与铜离子的络合物，其结构式如下所示，缩写为C1-Cu。上述络合物C1-Cu作为荧光传感器、比色传感器可用于对硫离子检测。尤其是，该络合物可通过荧光增强的方式，用于Hela细胞中硫离子的荧光成像。而且，随着硫离子浓度的增大，Hela细胞的荧光逐渐增强。本专利技术还提供一种快速检测及定量分析硫离子的方法，采用香豆素衍生物-铜离子络合物作为硫离子荧光传感器，用来测定溶液中的硫离子浓度。该方法主要包括如下步骤：1)配制C1-Cu络合物的溶液；2)配制水溶性的硫化盐溶液；3)将步骤1)所述的香豆素衍生物-铜离子络合物的溶液置于石英比色皿中，用荧光分光光度计测试其发射光谱；然后向该香豆素衍生物-铜离子络合物的溶液中滴加不同浓度的水溶性硫化盐溶液，利用荧光分光光度计分别测试其发射光谱，并总结归纳荧光强度与硫化盐溶液浓度的关系，以荧光强度为纵坐标，以硫离子浓度为横坐标，绘制标准曲线；4)向步骤1)所述的香豆素络合物-铜离子络合物的溶液中定量滴加待测硫离子溶液，然后测定其荧光强度，根据步骤3)所得标准曲线，计算待测溶液的硫离子浓度。按上述方案，所述香豆素衍生物-铜离子络合物溶液的具体配制方法为：a.用有机溶剂配制浓度范围为5×10-4～1×10-1mol/L化合物C1的母液，用HEPES缓冲溶液和有机溶剂的混合液稀释到2×10-6mol/L；其中，化合物C1的结构如下所示；b.向步骤a所得化合物C1的溶液中加入1×10-4～1×10-1mol/L浓度范围的水溶性铜盐溶液，得到络合物C1-Cu的溶液。按上述方案，步骤a中所述的有机溶剂可以是二甲基亚砜、乙腈、四氢呋喃和丙酮等；所述的HEPES缓冲溶液和有机溶剂的混合液中，二者的体积比范围为5：(5～95)，HEPES缓冲溶液的pH范围为6～9。按上述方案，步骤b中，水溶性铜盐可以是CuCl2和Cu(NO3)2等。按上述方案，所述水溶性的硫化盐溶液可以是Na2S和K2S等，其溶液浓度范围为1×10-6～2×10-1mol/L。本专利技术的主要原理：C1-Cu络合物溶液在400～700nm波长范围内几乎无荧光，当其中加入硫离子后，硫离子捕获络合物中的铜离子形成更稳定的硫化铜，化合物C1被释放出来，而化合物C1在490nm有很强的荧光发射峰，以此作为本专利技术快速检测硫离子的基础。本专利技术的香豆素衍生物-铜离子络合物对硫离子的传感过程如下所示：进一步地，随着硫离子浓度的增大，捕获更多的铜离子，使越来越多的化合物C1被释放出来，体系在490nm的发射峰逐渐增强，且荧光强度变化与体系中硫离子的浓度呈现良好的线性关系。同时，溶液的紫外-可见吸收光谱也有明显的变化：加入过量的硫离子之后，最大吸收峰蓝移了15nm，溶液由暗黄色变成了黄绿色。络合物C1-Cu具有较高的选择性，对于除硫离子之外的其他阴离子无明显的光谱响应。重要的是，络合物C1可通过荧光增强的方式，成功地用于Hela细胞中硫离子的荧光成像。本专利技术主要是解决硫离子化学传感器中存在种种局限性，如合成复杂、操作繁琐、在水溶性中检测灵敏度低、选择性差、响应速度慢、生物相容性差的问题。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术所述快速检测硫离子的络合物作为荧光传感器，用于水溶液中对硫离子检测时，表现出明显的荧光增强响应，检出限低达90nM，检测灵敏度高，响应速度快；2、本专利技术所述快速检测硫离子的络合物作为荧光传感器，其荧光强度的变化与硫离子浓度呈现良好的线性关系(R2＝0.9906)，可准确地定量待测样品中硫离子的浓度。3、本专利技术所述快速检测硫离子的络合物对硫离子具有超高的选择性，对于除硫离子之外的其他阴离子无明显的光谱响应，且即使在其他阴离子存在下也能高效地识别出硫离子。4、本专利技术所述快速检测硫离子的络合物具有荧光和比色双重响应，既能实现准确地定量分析，又可实现对硫离子的方便、快捷的“裸眼”检测。5、本专利技术所述化合物C1具有低毒性、良好的水溶性和生物相容性，可成功地应用于生物细胞中硫离子的荧光成像分析。附图说明图1是本专利技术实施例1中的C1-Cu络合物溶液对硫离子的荧光滴定图，化合物C1的浓度为2×10-6mol/L，铜离子浓度为5×10-6mol/L，硫离子浓度范围为0～7×10-6mol/L。图2为本专利技术实施例1中建立的标准曲线，化合物C1的浓度为2×10-6mol/L，铜离子浓度为5×10-6mol/L，硫离子浓度范围为0～8×10-6mol/L。图3是本专利技术实施例2中的C1-Cu络合物溶液对硫离子的紫外-可见吸收光谱滴定图，化合物C1的浓度为7×10-6mol/L，铜离子浓度为1×10-5mol/L，硫离子浓度范围为0～1×10-5mol/L。图4为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速检测硫离子的络合物，其特征在于它是基于香豆素衍生物与铜离子形成的络合物，结构式如式1所示：

【技术特征摘要】
1.一种快速检测硫离子的络合物，其特征在于它是基于香豆素衍生物与铜离子形成的络合物，结构式如式1所示：2.权利要求1所述络合物作为硫离子荧光传感器的应用。3.权利要求1所述络合物作为硫离子比色传感器的应用。4.权利要求1所述络合物用于Hela细胞中硫离子荧光成像的应用。5.权利要求1所述络合物快速检测及定量分析硫离子的方法，其特征在于主要包括如下步骤：⑴配制香豆素衍生物-铜离子络合物的溶液，所述络合物结构式如式1所示：⑵配制水溶性的硫化盐溶液；⑶将步骤⑴所配制的香豆素衍生物-铜离子络合物的溶液置于石英比色皿中，用荧光分光光度计测试其发射光谱，然后向所述的香豆素衍生物-铜离子络合物的溶液中逐渐滴加水溶性硫化盐溶液，利用荧光分光光度计分别测试发射光谱，并总结归纳荧光强度与硫化盐溶液浓度的关系，绘制成标准曲线；⑷向步骤⑴所配制的香豆素衍生物-铜离子络合物的溶液中定量滴加待测的硫离子溶液，然后测定其荧光强度，根据步骤⑶所得标准曲线，计算待测溶液的硫离子浓度。6.根据权利要求5所述的快速检测及定量分析硫离子的方法，其特征在于所述香豆素衍生物-铜离子络合物溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓红，屈少华，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42