基于Sip-Me/DMPS可逆反应的重金属离子指示剂及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种基于Sip

【技术实现步骤摘要】
基于Sip-Me/DMPS可逆反应的重金属离子指示剂及应用


[0001]本专利技术涉及重金属离子反应策略设计领域，具体涉及一种基于Sip-Me/DMPS可逆反应的重金属离子指示剂及应用。

技术介绍

[0002]重金属离子不仅受到科学化学家、生物学家和环境科学家的高度关注，而且越来越受到公众的关注。尽管某些重金属离子在生命系统中起着重要作用，但它们毒性很大，并可能导致严重的环境和健康问题。例如，汞是毒性最高的重金属之一。它是生物的非必需有害元素。通常，汞为液态，在常温下可能会蒸发。如果土壤中的汞含量过高，则会使植物中的汞富集。植物产生毒性作用，如果它们通过食物链进入人体，会对人体功能产生有害影响，包括增加严重脑损伤，肾脏问题，免疫功能障碍和人体运动障碍的风险。锌是人体微量元素之一，但是，摄入过多的锌会导致急性锌中毒，并伴有胃肠道症状，例如呕吐和腹泻；吸入工厂锌雾可能有低烧和感冒样症状；慢性锌中毒可能有贫血的其他症状；动物实验可引起肝肾功能和免疫功能受损。同样的，镍是人体必需的生活元素，在人体中的含量极少。通常，成年人体内含有约10mg的镍，血液中的正常浓度为0.11μg的镍。在激素的作用和生物大分子的结构稳定性以及新陈代谢过程中，都涉及镍。但是，当与人体接触时，镍离子可通过毛孔和皮脂腺渗入皮肤。进入体内，引起皮肤刺激和炎症、瘙痒、丘疹或丘疹性水疱性皮炎和湿疹的临床表现，并伴有苔藓样变。一旦出现过敏症状，镍过敏就会无限期地持续下去。电子元件中常用的材料铜，同样会给人体带来伤害，当大量重金属铜残留在体内时，很容易给人体的内部器官增加负担，尤其是肝脏和胆囊。当这两个器官出现问题时，体内的新陈代谢将紊乱并发生肝硬化。钴是水中常见的污染物之一，当水中的钴离子浓度超过标准浓度时，会引起许多严重的健康问题，例如低血压，瘫痪，腹泻和骨骼缺损。它还会引起活细胞的基因突变。此外，放射性钴（例如60钴）也是重要的核污染物。与汞类似，镉（Cd）是对人体有害的元素。它在自然界中以复合状态存在，其含量非常低。镉污染环境后，镉会富集在生物体内，并通过食物链进入人体，从而引起慢性中毒。进入人体的镉在体内形成镉硫蛋白，通过血液到达全身，并选择性地积累在肾脏和肝脏中，损害肾小管，引起糖尿病，蛋白尿和氨基酸尿等症状，并增加尿钙和尿酸的排泄。慢性镉中毒主要影响肾脏。最典型的例子是疼痛疾病，这是日本著名的公共疾病。
[0003]目前常用的检测重金属离子的方法有，电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)，荧光和比色传感器，表面增强拉曼光谱，比率计传感器，光电化学传感器，微机电传感器等方法。其中，荧光和比色传感器方法由于方便、快速、经济得到了广泛的应用。但是，目前大多数用于重金属离子检测的荧光小分子探针会生成不溶性的硫化物，不能排除体外，还有可能生成脂溶性的金属络合物，更容易进入细胞并分布到体内各处，造成更大毒性。而少数用于检测并解毒的探针，又由于其合成的复杂性，以及检测的单一性而不能够得到实际的应用。因此，设计一种快速对多种重金属离子进行检测和解毒的荧光策略的专利技术对环境和生命体是有巨大的实际应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种指示剂及硅吡罗红（Sip-Me）和2,3-二巯基丙磺酸钠（DMPS）可逆反应在检测重金属离子中的应用，解决了目前检测重金属的探针合成复杂，检测单一的问题。
[0005]实现本专利技术的技术方案是：硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠可逆反应在检测重金属离子中的应用，将硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠按照体积比为1:2混合室温反应，反应后以硅吡罗红为荧光团，二巯基为识别位点检测重金属离子。
[0006]所述反应液使得荧光猝灭，之后加入重金属离子反应，体系荧光恢复。
[0007]所述重金属离子为汞离子，锌离子，镍离子，镉离子，铜离子和钴离子。
[0008]具体过程如下：（1）配制pH =7.4、10 mM的PBS缓冲溶液；（2）将硅吡罗红用乙腈溶解，配制2 mM的硅吡罗红储存液；配制4 mM的2,3-二巯基丙磺酸钠；（3）向比色皿中加入2 mL的PBS缓冲溶液后，加入5
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L浓度为2 mM的硅吡罗红储存液，再加入5
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L 2,3-二巯基丙磺酸钠，进行荧光光谱测试；（4）向2 mL的PBS缓冲体系中，加入5
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L硅吡罗红储存液和2,3-二巯基丙磺酸钠，分别加入不同浓度汞离子、锌离子、镍离子、镉离子、铜离子和钴离子，以625 nm光激发，进行荧光光谱测定。
[0009]所述步骤（3）中荧光强度减弱，步骤（4）中加入重金属离子后，荧光强度增加。
[0010]上述应用具体包括：分别测试硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠混合液加入重金属离子前后的紫外可见光谱和荧光光谱的变化，荧光的发射波长为652 nm；观察荧光图谱变化及其加入重金属汞离子，锌离子，镍离子，镉离子，铜离子和钴离子前后荧光的变化。
[0011]荧光光谱的变化为：以625 nm光激发时，逐渐加入不同浓度的汞离子，锌离子，镍离子，镉离子，铜离子和钴离子在652 nm处的荧光逐渐增强，并在某一浓度时达到最大值且保持不变。
[0012]反应机理如下：。
[0013]本专利技术还可以利用上述可逆反应，制备一种检测重金属离子的指示剂，所述指示剂为吸收硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠溶液的吸水弹。
[0014]将吸水弹加入到硅吡罗红溶液中，吸水弹吸水变成蓝色，显示红色荧光，之后加入
2,3-二巯基丙磺酸钠溶液，吸水弹变成无色，，红色荧光淬灭，无色吸水弹置于含有重金属离子的水样中，无色吸水弹再次变蓝。
[0015]利用该颜色变化检测水中是否具有重金属离子。
[0016]将吸水弹加入到硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠的混合溶液中，红色荧光淬灭，之后将吸水弹置于含有重金属离子的水样中，吸水弹变为蓝色，并恢复红色荧光。
[0017]本专利技术的有益效果是：（1）以硅吡罗红为基本结构作为荧光基团，具有光稳定性好、量子产率高，硅吡罗红发射波长较长，能够广泛的应用到生物体内等；（2）硅吡罗红具有较低的pKa值，对羟基阴离子的亲电活性增强。同时，又由于巯基比羟基表现出更强的亲核性，它的荧光可以更容易被硫醇淬灭；（3）本专利技术中的策略设计简单，能快速检测环境和生物体内的汞离子，锌离子，镍离子，镉离子，铜离子和钴离子，灵敏度高，反应迅速，不引入新的污染物，并且可对检测出来的重金属离子直接进行脱毒处理，保护产生有毒有害的物质。这实际检测重金属离子提供了一个快速安全有效的方法；（4）本专利技术还可以利用该可逆反应，制备一种重金属离子指示剂，利用硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠溶液的吸水弹的颜色变化，能够直观的看出，水样中是否含有重金属离子。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Sip-Me/DMPS可逆反应在检测重金属离子中的应用，其特征在于：将硅吡罗红和2,3-二巯基丙磺酸钠按照体积比为1:2混合室温反应，反应后以硅吡罗红为荧光团，二巯基为识别位点检测重金属离子。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述反应液使得荧光猝灭，之后加入重金属离子反应，体系荧光恢复。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述重金属离子为汞离子、锌离子、镍离子、镉离子、铜离子或钴离子。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，具体过程如下：（1）配制pH =7.4、10 mM的PBS缓冲溶液；（2）将硅吡罗红用乙腈溶解，配制2 mM的硅吡罗红储存液；配制4 mM的2,3-二巯基丙磺酸钠；（3）向比色皿中加入2 mL的PBS缓冲溶液后，加入5
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L浓度为2 mM的硅吡罗红储存液，再加入5
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L 2,3-二巯基丙磺酸钠，进行荧光光谱测试；（4）向2 mL的PBS缓冲体系中，加入5
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L硅吡罗红储存液和2,3-二巯基丙磺酸钠，分别加入不同浓度汞离子、锌离子、镍离子、镉离子、铜离子和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冉，孙远强，郭逸菲，李朝辉，屈凌波，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：