用于银离子检测的荧光探针制造技术

技术编号:25531629 阅读:93 留言:0更新日期:2020-09-04 17:19
本申请公开了用于银离子检测的荧光探针包括具有聚集诱导发光(AIE)特性的水溶性有机化合物。探针可以通过银离子和诱导荧光的有机化合物之间的聚集或沉淀反应感测或检测银离子。该化合物呈酸性,可溶于水相,并在水溶液中提供低背景荧光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于银离子检测的荧光探针
本主题大体上涉及用于荧光银金属离子检测的一系列化合物,以及该化合物在生物荧光银染色中的应用,包括凝胶内蛋白质检测。
技术介绍
银材料用于多种应用。银因其优异的导热和导电性用于电触头和导体。银还用于特制镜子、窗户涂层和化学反应的催化中。作为光敏感材料,银化合物可用于照相和X射线胶片。将银盐和银纳米材料用作抗菌材料,并已经掺入食品包装、化妆品和医疗设备(例如绷带和伤口敷料)中。涉及含银材料的生产过程导致了包含银离子的废水。因为银离子对生物体有毒性,所以监测工业废水中存在的银离子的量对于可持续发展至关重要。银离子在环境中的分布值得关注。通常,银离子最多以低浓度存在于环境中,因为银离子对一系列化学结构都具有很高的亲和力,并且易于以盐、氧化物或金属物质的形式存在。在环境中,通常很大程度上将离子态银固定为难溶的盐,例如AgCl或Ag2S。此外,天然水中的平均银浓度通常为0.2μg/L至0.3μg/L。但是每年,诸如电子、摄影、镜子和制药等行业产生的工业废水都会向环境中释放大量的银。银及其复合物对微生物、藻类和真菌具有高毒性。银的毒性主要归因于银离子,银离子与一系列生物分子(DNA/蛋白质)结合并使其失活。微生物的毒性浓度和抑制浓度的范围通常为0.1mg/L至20mg/L。因此,在生产过程中处理含银废水至关重要。含银抗菌产品可以将大量的银释放到环境中,从而对环境微生物构成高度威胁。在某些情况下,银离子对人类也具有毒性。虽然长期以来一直认为银材料对人类无毒,但是高含量的银离子可能会威胁人类健康。实际上,许多含银产品可以释放银离子,包括高度耐腐蚀的金属银。在一项毒性研究中发现,小鼠的LD50值大约为可溶性银盐的50mg/kg至100mg/kg,这远低于其他重金属离子,但仍然值得注意。在一份世界卫生组织的报告中,据报道大多数食品中包含的痕量银的范围为10μg/kg至100μg/kg。从长远来看,体内银的积累导致了负面影响,包括血银和尿银排泄、心脏增大、生长迟缓和退行性改变。此外,不溶性Ag+沉淀物可能损害皮肤和眼睛。据报道,离子态银可置换骨骼中的必需金属离子,包括Ca2+和Zn2+。此外,人体内积累的银也可以破坏人体的微生物体系。银离子浓度的检测也是评价药物功效的重要方面。近年来,已经将银产品广泛用作抗菌材料,这在很大程度上归因于银离子的作用。银离子不可逆地与病原体的细胞膜中的关键酶体系结合。然而,银离子的抗菌效果的详细作用过程尚不清楚。可溶性银化合物可用作外部防腐剂(15μg/L至50μg/L)、用作抑菌剂(高达100μg/L)并且用作消毒剂(>150μg/L)。银离子溶液直接用作医疗。例如,硝酸银溶液在绷带、伤口敷料和其他医疗器械中用作消毒剂和杀菌剂。磺胺嘧啶银(silvadene)广泛用作烧伤的局部乳膏。监测从抗菌含银材料中释放的银离子对其质量控制至关重要。近来,还提出了银纳米材料作为具有广谱的新型抗菌剂。银纳米材料充当长期释放银离子的库。在所有这些应用中,用于检测银离子浓度的方式不仅需要用于质量控制,而且还需要用于跟踪环境保护。当金属银、纳米银颗粒和微溶的银盐与水接触时,金属银、纳米银颗粒和微溶的银盐释放出银离子。释放动力学取决于纳米粒子的尺寸、纳米颗粒的表面功能化、温度以及周围培养基的组成。近年来,已经将银纳米材料和涂层用作具有广泛抗菌谱的有效抗菌剂,例如保健产品(化妆品)、医疗产品(绷带)、新鲜食品(食品包装)的抗污染。先前的研究表明,抗菌功效主要归因于从金属银材料释放的银离子。此外,这些含银产品最终进入环境,对生物体造成潜在的负面影响。就这个意义而言,监测从含银产品中时间依赖性释放可溶性Ag+可用于抗菌银材料的质量控制、在环境中银的毒性研究并且用于抗菌过程。近年来,银抗菌材料的广泛使用引起了公众对(含银)抗药性病原体的关注,尽管银抗菌材料比其他抗生素诱导的抗药性小得多。因此,监测从这些材料中释放银离子已变得越来越重要。生物银染色是用于此目的的一种方法。银盐通常用于生化样品的分析。在生物医学实验室中,银染色已成为凝胶电泳中蛋白质、核酸、脂多糖、糖蛋白和多糖的精确、日常并且廉价的染色方案。在这些方案中,首先将银离子浸渍到生物样品中,然后将银离子还原为金属银以进行可视化。发色过程是由于形成了>10nm的银纳米颗粒。因此,这些银染色方案通常可重复性较低。使用多种仪器技术中的一者也可以进行银物质的检测,例如火焰原子吸收光谱法(FAAS)、石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电化学分析。例如,原子吸收光谱法(石墨炉)的检出限为2μg/L,并且中子活化分析的检出限为2ng/L。然而,这些方案通常较为复杂,且经常需要昂贵且专用的仪器。光学光谱法由于其简单性而具有优势。光学光谱法涉及包含银离子结合单元和用于检测的光学活性单元的分子探针。例如,使用双硫腙的分光光度法和比色法的检出限为10μg/L。通过荧光的检测通常具有高敏感性和选择性。先前已经报道了许多用于银检测的荧光探针。但是,传统的有机发光体的使用受到聚集引起猝灭(ACQ)效应的极大限制。传统的有机发光体在稀溶液中高度发光,但在聚集或处于固态时在高浓度溶液中变为弱发光或不发光。因此,非常需要用于感测银离子的有机发光体。
技术实现思路
用于银离子检测的荧光探针包括具有聚集诱导发光(AIE)特性的有机水溶性化合物。探针可以通过银离子和诱导荧光的有机化合物之间的聚集或沉淀反应感测或检测银离子。该化合物呈酸性,可溶于水相,并在水溶液中提供低背景荧光。在一个实施方案中,该化合物的骨架结构式选自由以下组成的组:其中R、R'、R”或R”'中的至少一者选自由以下组成的组:并且其中R、R'、R”和R”'的所有其他基团选自由H、杂原子、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基组成的组。在另一实施方案中,化合物的骨架结构式为:其中R、R'、R”或R”'中的至少一者选自由以下组成的组:并且其中R、R'、R”和R”'的所有其他基团选自由H、杂原子、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基组成的组。在一个实施方案中,该化合物选自:附图说明现在将参考附图详细描述各种实施方案。图1A为示出了螺旋桨状发光四苯乙烯(TPE)的图。图1B为示出了银离子传感器的设计以及通过金属离子调制探针的聚集状态的图。图2A为示出了银配位聚合物形成均匀分布的纳米颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2B为示出了通过强电子束照射从配位聚合物中还原的黑色的小点(金属银点)的透射电子显微镜(TEM)图像。图3A至3D为示出了TPE-4TTZ的银感测性质(激发波长:345nm)的图;图3A示出了紫外可见光谱,表明化合物(5μM)与Ag+本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于离子态银检测的荧光探针,该探针包含呈现出聚集诱导发光性质的化合物,其中所述化合物包括的一个或多个骨架结构选自由以下组成的组:/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171107 US 62/707,5321.一种用于离子态银检测的荧光探针,该探针包含呈现出聚集诱导发光性质的化合物,其中所述化合物包括的一个或多个骨架结构选自由以下组成的组:






其中R、R'、R”或R”'中的至少一者选自由以下组成的组:



并且其中R、R'、R”和R”'的所有其他基团选自由H、杂原子、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基组成的组。


2.根据权利要求1所述的探针,该探针包含的一种或多种化合物选自由以下组成的组:





3.一种检测在溶剂中存在银离子的方法,包括:
使权利要求1所述的化合物与所述溶剂接触,所述溶剂选自由天然水、工业废水、缓冲水溶液和生物样品组成的组;;并且随后
用紫外线照射所述溶剂,
其中可观察到的发光表示存在所述银离子。


4.一种离子态银的体内成像方法,包括:
将权利要求1所述的化合物施用给生物体;以及
当所述化合物在所述生物体内的同时,使用荧光成像获取所述生物体的图像。


5.一种凝胶内检测和分离样品中的生物分子的方法,包括:
进行凝胶电泳以分离所述样品中的所述生物分子;
用银离子对分离的生物分子进行染色;
用银离子染色后,用权利要求1所述的化合物对所述生物分子进行染色;以及
在用权利要求1所述的化合物进行染色后,对所述分离的生物分子进行荧光成像,
其中至少一种所述生物分子选自由蛋白质、核酸、脂多糖、糖蛋白和多糖组成的组。


6.一种监测从金属银中释放银离子的方法,包括:
提供在培养基中包含金属银的样品;
将权利要求1所述的化合物添加到所述培养基中;以及
当所述化合物处于培养基中以监测从所述样品中释放银离子的同时,对所述样品进行荧光成像,其中所述样品选自由表面涂层、银纳米材料和药物组成的组。


7.根据权利要求6所述的方法,其中当存在银离子时,所述化合物聚集为不溶性荧光纳米颗粒。


8.一种用于离子态银检测的荧光探针,该探针包含呈现出聚集诱导发光性质的化合物,其中所述化合物包括以下骨架结构:



其中R、R'、R”或R”'中的至少一者选自由以下组成的组:



并且其中R、R'、R”和R”'的所有其他基团选自由H、杂原子、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基组成的组。


9.根据权利要求8所述的探针,该探针包含的一种或多种化合物选自由以下组成的组:





10.一种检测在溶剂中存在银离子的方法,包括::
使权利要求8所述的化合物与所述溶剂接触,所述溶剂选自由天然水、工业废水、缓冲水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐本忠陈斯杰谢胜王文雄颜能黄宇轩
申请(专利权)人:香港科技大学
类型:发明
国别省市:中国香港;81

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