一种用于测定液体样品中目标离子浓度的传感元件，含有一种掺杂了下述物质的粒状二氧化硅：一种能够结合目标离子的离子载体；以及一种能够针对离子载体和目标离子的结合能够产生可检测信号的指示剂。可检测信号与液体样品中目标离子的浓度相关。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微球基化学传感元件，更具体说，涉及基于经惨杂的二氧化硅模板的微球光 学离子传感元件。
技术介绍
作为致力于传感元件微型化的一部分，微球基化学传感元件和生物传感元件的制造在过 去的十年中正在受到越来越大的关注。微球传感平台具有很多优点。微米级别的传感元件可 以在设定的局部环境下例如单细胞中询问被分析物的浓度。此外，所需的样品的容量小得多， 从而可以提高灵敏度，縮短响应时间，相应降低试剂的成本，并且改进了检测的下限。此外， 由于传感数据的高度冗余性，读出大量相同的微球可以提高精确度。微球基传感原理已经成 功地被应用于各种读出形式，例如光纤显影和流式细胞计量术，例如，如题为"离子检测微 球及其使用方法"的美国专利申请No. 2004/0058384所述，其中全部内容引入本文以作参考。在各种可以结合微球进行的分析测定中，中性载体基微球光极具有可靠的测试普通电解 液离子活性的能力。可以通过各种方法制备离子或分子传感微球，包括如W. Seitz等人在Anal. Chim. Acta 400 (1999) 55以及Z. Shakhsher等人在Microchim. Acta 144 (2004) 147上所述的聚 合物溶胀法。微球还可以通过如S. Peter等人在Anal. Chim. Acta 442 (2001) 25上所述的非均 相聚合法、S. Shibata等人在Jpn. J. Appl. Phys. 37 (1998) 41上所述的包含微粒模板的表面吸附等人在Anal. Chem. 73 (2001) 315上所述的溶剂浇铸法进行制备。如I. Tsagkatakis等人在Anal. Chem. 73 (2001) 6083上所述的类似于美国专利4,162,282所 公开的声响式铸造装置己经被用于在适度的、无反应活性的条件下大量制造可控尺寸的光学 传感微球。制得的光学离子传感微球遵循经典的大容积光极理论，并且被用于测定Na+、 K+、 Ca2+、 Pb2，t3 Cl-。最近，如S. Peper、 A. Ceresa、 Y. Qin、 E. Bakker在Anal. Chem. Acta 500 (2003) 127上所述，在致力于避免增塑剂渗出的问题中，使用微粒铸造装置，开发出了基于甲基丙 烯酸甲酯-甲基丙烯酸癸酯(MMA-DMA)共聚母体的用于K+的不含增塑剂的微球。然而，上述方法存在如下的一个或多个缺点。制备微球所需要的设备要求特定的机械部 件和附件，而这在大多数研究实验室中是无法获得的。产生的微球悬浮在水中，可能无法适 应各种应用。微球的使用时间限定为小于6个月，更具体说为2 6周。这些早先的微粒的机 械稳定性较差；在声波处理时可能会发生分裂，产生微末(碎片)从而干扰测定。此外，这 些早先的微粒会彼此或与容器壁结合。当微粒在较高的局部浓度下储藏时更容易发生结合， 这通常发生在微粒在储藏中产生沉积时。二氧化硅微粒已广泛用于色谱柱中充填的固定相。如W. Pirkle等人在J. Org. Chem. 44 (1979) 1957、以及N. Oi等人在J. Chromatogr. 292 (1984) 427上所述，二氧化硅表面可进行 化学改性以满足手性分离的需要。此外，如H. Figge等人在J. Chromatogr. 351 (1986) 393上 所述，二氧化硅表面可以涂布合适的聚合物以制成具有最佳分离特性的固定相。如K丄Albert等人在Anal. Chem. 72 (2000) 1947上所述，含有染料的掺杂二氧化硅微粒 被用于水蒸气检测，或如Y. Qin等人在Anal. Chem. 75 (2003) 3038上所述被用于生物分子标 记。然而，大多数掺杂二氧化硅微粒的使用仅限于单组分传感系统，因此不适用于离子传感 的用途。因此，需要一种改进的离子传感微球。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于一种在液体样品中检测目标离子浓度的传感元件，该传感元件包含掺杂有能够与样品中的目标离子结合的离子载体、和能够针对离子载体与目标离子的 结合而产生可被检测的信号的指示剂的粒状二氧化硅。可检测的信号与液体样品中的离子浓 度有关。指示剂可以是有色离子载体。传感元件还可以具有内增塑聚合物。传感元件可任选地含有支承聚合物及增塑剂。支承 聚合物可以是PVC而增塑剂可以是二 (2-乙基己基)癸二酸酯(DOS)。粒状二氧化硅可以是球形或其他三维的形状。粒状二氧化硅可选被硅垸化。传感元件还 可以包含亲脂性的阳离子交换剂。亲脂性的阳离子交换剂可以是四(3,5-二 (三氟甲基)-苯 基)硼酸钠(NaTFPB)。本专利技术的另一个目的是使用传感元件测定液体样品中的离子的方法。由含水的硅胶微球 制成的传感元件可选被干燥，从而制得干燥的传感元件用于将其储藏到使用前。可以将千燥 的传感元件再悬浮化以制得再悬浮化的传感元件并且用于检测。传感元件可任选地通过流式 细胞计数器以测定可以检测的信号。该传感元件也可以用于光纤束。附图说明根据下列描述、附加的权利要求书和附图，可以更好地理解本专利技术的特性、各方面以及 优点，其中-图la所示为用于本专利技术的在用传感成分掺杂之前的硅烷化的二氧化硅颗粒的扫描电子 显微镜图图lb所示为图la中的颗粒摻杂了实施例Na-J的传感成分后的扫描电子显微镜图；图2所示为由实施例Na-J的单二氧化硅基Na+选择性微球光学传感元件与(A)1(T2 M HC1和(B)l(MNaOH接触时观察到的空间分辨荧光光谱的三维图；图3a所示为由荧光显微术所表征的根据实施例Na-J的微球在pH值7.4时的响应图； 图3b所示为由荧光显微术所表征的根据实施例Ca-L的微球在pH值7.4时的响应图； 图4所示为含有各种被标准化至pH值为7.4的离子载体的光极由实验所得的选择性系数的表格；图5a所示为由分解的流式细胞计量术所表征的根据实施例Na-J的微球在pH值7.4时的 响应图；图5b所示为由分解的流式细胞计量术所表征的根据实施例Ca-L的微球在pH值7.4时的 响应图；图6所示为根据实施例Na-H的Na+选择性微球在光纤束被蚀刻的凹处上观察到的空间分 布的显微照相图；以及图7所示为根据实施例Na-H的五个临近的Na+选择性微球在光纤束被蚀刻的凹处上观察 到的荧光光谱的三维图。具体实施方式根据本专利技术的一个实施方式，目的在于基于掺杂粒状二氧化硅模板的离子选择性光学传 感元件，及其制备和使用方法。本专利技术也是Analytica Chimica Acta, 537， 29 April 2005, pp. 135-143上题为"基于掺杂硅胶模板的微球光学离子传感元件"的文献的主题，其中全部内容 引入本文以作参考。该传感元件优选由具有多孔的二氧化硅基质的微球构成。在本专利技术的一个实施方式中， 二氧化硅基质为购自瑞典EKA化学公司的平均粒径大约为3.5 y m的球形二氧化硅Kromasil 100 A。其中，其他可以用于本专利技术的二氧化硅基质包括具有合理紧凑的尺寸分布的其他球形 二氧化硅，例如直径为5、 7、 10、 13或16 n m的Kromasil 100 A。该传感元件具有能够与液体样品中的目标离子结合并且对其具有较高选择性的离子载 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测定液体样品中目标离子浓度的传感元件，含有粒状二氧化硅，所述二氧化硅掺杂有： 一种能结合目标离子的离子载体；以及 一种针对离子载体和目标离子间的结合能够产生可检测信号的指示剂； 其中所述可检测信号与液体样品中目标离子浓度相关。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克巴克，徐超，迈克尔L贝尔，卡塔斯娜维格拉达兹，秦玉，罗伯特雷特尔，
申请(专利权)人：贝克曼考尔特公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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