一种荧光氧探针及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种荧光氧探针，所述荧光氧探针包括共聚有参比探针化合物的聚合物微球以及均匀分散在共聚有参比探针化合物的聚合物微球中的荧光氧探针化合物，本发明专利技术还提供了一种创造性的制备所述荧光氧探针的方法，通过将参比探针化合物与聚合单体共聚，制备分散有荧光氧探针化合物的微球，所述微球能够作为荧光氧探针使用，本发明专利技术所制备的荧光氧探针具有自参比效果，避免了传统荧光检测中更换检测设备需要对荧光探针重新校准的问题，而且，在使用时对于检测环境要求不高，能够用于含有微生物的水体等动态生物环境中溶解氧浓度的检测，检测结果相较于传统电化学检测设备的检测结果误差≤5％。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光氧探针及其制备方法和用途
本专利技术涉及荧光检测领域，尤其涉及一种荧光氧探针及其制备方法和用途。
技术介绍
氧气是生活中不可或缺的物质，与人类的生命生活息息相关，如何快速、准确地检测氧气浓度，在渔业、食品安全、环境检测、生物医药等方面具有重大意义。目前为止，检测氧气浓度的方法很多，具体的检测方法如化学滴定检测、电化学检测、荧光法检测等，传统的化学滴定法检测的准确度最高，但是，传统的化学滴定法需要配置标准浓度溶液，步骤繁琐、耗时较长、操作复杂，仅适用于某些精密测试，电化学检测法通过检测氧气在阳极还原电位，从而得到氧气浓度，在检测溶解氧中有着良好的应用，但是其电流容易受到电磁干扰等诸多因素影响，检测结果具有一定的偶然误差，而且，受限于设备体积问题，该方法不能应用于某些狭小区域，荧光检测法是一种新兴的检测法，由于其具有高效、选择性好、检测方便、响应时间短等诸多优点，受到分析化学、生物分析化学、环境科学等领域的亲睐。荧光检测法通常需要荧光探针的参与，当荧光探针与待测样品结合时，其荧光强度或荧光发射峰需要产生较大幅度变化，且变化能够被荧光检测器检测到，但是现有技术中采用荧光检测法检测氧气浓度通常面临一个问题，即大部分能够作为荧光探针检测氧气的荧光物质稳定性比较差，容易出现光漂白现象，导致荧光效率下降，对检测结果造成很大的偏差，而且，由于各型荧光光谱仪的荧光强度单位不统一，使得荧光探针通常仅能与特定型号的荧光光谱仪配套使用，当更换仪器时，对荧光探针重新进行校准会产生一定的误差，需要重新作出标准曲线才能进行使用，上述缺点限定了荧光检测法的进一步推广。因此，在现有技术的基础上，本领域的技术人员需要研究一种新的用于氧气检测的具有自参比能力的荧光探针，自参比能力即在使用不同型号的荧光光谱仪进行检测时无需校准操作，能够自行校准,而且，该荧光探针需要具有较高的荧光稳定性和酸碱稳定性，能够适用于多种检测环境。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种荧光氧探针，所述荧光氧探针包括共聚有参比探针化合物的聚合物微球以及均匀分散在共聚有参比探针化合物的聚合物微球中的荧光氧探针化合物。相比于仅含有荧光氧探针化合物的荧光氧探针，在荧光氧探针中添加参比探针化合物利用了参比探针化合物的氧惰性，在所述荧光氧探针的荧光发射谱图上，参比探针化合物的荧光发射峰与荧光氧探针化合物的发射峰之间能够显著区别，以不受氧气浓度影响的参比探针化合物的荧光发射峰强度为基准，荧光氧探针化合物的荧光发射峰强度与参比探针化合物的荧光发射峰强度之比能够随着氧浓度变化，使得所述荧光氧探针具有无需校准即可实现自参比的能力。通过将参比探针化合物以共聚物的形式掺入至所述聚合物微球中，能够固定所述荧光氧探针中参比探针化合物的重量分数，使得参比探针化合物的荧光发射峰强度与荧光氧探针化合物的荧光发射峰强度之间具有定量关系，使得所述荧光氧探针能够稳定长期存放，同时降低其检测误差，同时，以微球的形式将参比探针化合物和荧光氧探针化合物相结合也能够防止参比探针和荧光氧探针化合物的代谢分解，赋予了所述荧光氧探针动态检测生物体内、含有微生物的水体等动态环境中的氧浓度的能力。优选地，所述参比探针化合物为对氧气浓度变化不敏感的荧光化合物中的任意一种，所述对氧气浓度变化不敏感的荧光化合物为荧光吸收峰、发射峰和荧光强度不受氧气浓度影响的具有荧光效应的化合物。优选地，所述参比探针化合物为修饰有一个双键的荧光发射峰不受氧气浓度影响的荧光化合物中的任意一种。优选地，所述参比探针化合物为修饰有一个双键的如下种类的化合物中的任意一种：罗丹明类化合物、香豆素类化合物、奎宁类化合物、硫氰酸类化合物、镧系金属类化合物，进一步优选为修饰有一个双键的罗丹明类化合物。优选地，所述修饰有一个双键的罗丹明类化合物为丙烯酸罗丹明酯中的任意一种。优选地，所述丙烯酸罗丹明酯为丙烯酸罗丹明B酯，其结构式为：优选地，所述荧光氧探针化合物为卟啉类化合物或稀土金属类化合物中的任意一种。优选地，所述荧光氧探针化合物为八乙基卟吩铂，其结构式为：优选地，所述聚合物微球通过对参比探针化合物和聚合单体进行自由基共聚得到。优选地，所述聚合单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述共聚有参比探针化合物的聚合物微球中的聚合物与参比探针化合物的质量比为1000:(1～50)，例如为1000:2、1000:4、1000:10、1000:20、1000:30、1000:35、1000:40、1000:45、1000:48等。优选地，所述共聚有参比探针化合物的聚合物微球与荧光氧探针化合物的质量比为1000:(1～200)，例如为1000:2、1000:10、1000:40、1000:60、1000:100、1000:140、1000:160、1000:180、1000:196等。优选地，所述共聚有参比探针化合物的聚合物微球的粒径为0.1～20μm，例如为0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、4μm、8μm、12μm、16μm、19μm等。本专利技术的目的之二在于提供一种所述荧光氧探针的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)，将分散剂溶于水-醇混合液(即水与甲醇、乙醇、丙醇等任意一种易溶于水的醇类以任意比例组成的混合液)中，加入聚合物的聚合单体、引发剂溶液，搅拌进行聚合反应，待聚合反应进行至反应溶液由澄清转为乳白色时，向其中加入参比探针化合物溶液继续共聚反应，共聚反应开始后的1～2h内，向反应溶液中加入荧光氧探针化合物溶液，继续进行共聚反应；步骤(2)，待反应完成后将反应溶液冷却、抽滤，滤液离心，去除上清液后干燥，得到所述荧光氧探针。其中，步骤(1)中需要在共聚反应开始后1～2h内向反应溶液中加入荧光氧探针化合物溶液，间隔过长微球结构形成，使得荧光氧探针化合物无法均匀分散在微球内部，间隔过短容易终止反应，使得微球结构不能形成。本领域的技术人员可以选用任意一种不影响反应进行的悬浮聚合用表面活性剂作为分散剂，优选地，步骤(1)中所述的分散剂为水溶性聚合物、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐或烷基磺酸琥珀酸盐中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述水溶性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚醚或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述的水溶性聚合物的重均分子量为10～100kDa，例如11kDa、15kDa、20kDa、40kDa、60kDa、80kDa、90kDa、95kDa、98kDa等。优选地，步骤(1)中所述的分散剂与聚合单体的重量比为1:(10～200)，例如1:11、1:15、1:20、1:30、1:50、1:90、1:140、1:160、1:180、1:195等。优选地，步骤(1)中所述的引发剂与聚合单体的重量比为(1～30):1000，例如1:1000、41000、6:1000、10:1000、14:1000、18:1000、22:1000、26:1000、29:1000等。优选地，步骤(1)中所述的引发剂溶液的溶剂为乙醇、甲醇、乙醚、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，步骤(1)中所述的引发剂为偶氮类引发剂或过氧化物类引发剂中的任意一种。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光氧探针，其特征在于，所述荧光氧探针包括共聚有参比探针化合物的聚合物微球以及均匀分散在共聚有参比探针化合物的聚合物微球中的荧光氧探针化合物。

【技术特征摘要】
1.一种荧光氧探针，其特征在于，所述荧光氧探针包括共聚有参比探针化合物的聚合物微球以及均匀分散在共聚有参比探针化合物的聚合物微球中的荧光氧探针化合物。2.根据权利要求1所述的荧光氧探针，其特征在于，所述参比探针化合物为对氧气浓度变化不敏感的荧光化合物中的任意一种；优选地，所述参比探针化合物为修饰有一个双键的荧光发射峰不受氧气浓度影响的荧光化合物中的任意一种；优选地，所述参比探针化合物为修饰有一个双键的如下种类的化合物中的任意一种：罗丹明类化合物、香豆素类化合物、奎宁类化合物、硫氰酸类化合物、镧系金属类化合物，进一步优选为修饰有一个双键的罗丹明类化合物；优选地，所述修饰有一个双键的罗丹明类化合物为丙烯酸罗丹明酯中的任意一种；优选地，所述丙烯酸罗丹明酯为丙烯酸罗丹明B酯，其结构式为：3.根据权利要求1或2所述的荧光氧探针，其特征在于，所述荧光氧探针化合物为卟啉类化合物或稀土金属类化合物中的任意一种；优选地，所述荧光氧探针化合物为八乙基卟吩铂，其结构式为：4.根据权利要求1～3之一所述的荧光氧探针，其特征在于，所述聚合物微球通过对参比探针化合物和聚合单体进行自由基共聚得到；优选地，所述聚合单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。5.根据权利要求1～4之一所述的荧光氧探针，其特征在于，所述共聚有参比探针化合物的聚合物微球中的聚合物与参比探针化合物的质量比为1000:(1～50)；优选地，所述共聚有参比探针化合物的聚合物微球与荧光氧探针化合物的质量比为1000:(1～200)。6.根据权利要求1～5之一所述的荧光氧探针，其特征在于，所述共聚有参比探针化合物的聚合物微球的粒径为0.1～20μm。7.一种制备如权利要求1～6之一所述的荧光氧探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)，将分散剂溶于...

【专利技术属性】
技术研发人员：田颜清，梁兰锋，李刚，毛永云，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44