一种荧光水凝胶及其在甲萘威检测中的应用制造技术

一种基于NaErF4:0.5％Tm

【技术实现步骤摘要】
一种荧光水凝胶及其在甲萘威检测中的应用


[0001]本专利技术属于生物传感器
，具体为一种基于NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4/PDA的荧光水凝胶及其在甲萘威检测中的应用。

技术介绍

[0002]氨基甲酸酯类农药可以有效防治病虫害，对提高农业、林业及畜牧业的产量具有重要作用。尽管氨基甲酸酯类农药具有毒性较低、半衰期较短等特点，但是，不合理的使用及长期的生物富集会造成严重的环境和生命安全隐患。其毒性机理类似于有机磷农药，即可以有效抑制胆碱酯酶的活性，影响生物神经传导。暴露于氨基甲酸酯类农药中可以引发脑水肿、昏迷和呼吸抑制等。由于其在酸性条件下可以转化为亚硝基苯化合物，国际癌症研究机构(IARC)已将氨基甲酸酯类农药列为2A类致癌物。因此，对氨基甲酸酯类农药残留的准确定量具有重要意义。
[0003]目前实验室常规的农药分析方法有高效液相色谱法、质谱法和表面增强拉曼散射法等。尽管这些方法可以实现准确、灵敏的分析，但是由于设备昂贵、操作复杂及程序耗时等缺点，在一定程度上限制了其在现场检测中的应用。因此，建立一种易操作、低成本、便携化的农药监测平台对环境及生命安全具有重要意义。针对上述问题，研究人员在探索灵敏、准确的便携化农药传感器方面做出了巨大努力。基于试纸条的农药检测方法具有成本低廉、便于携带等优点，可以通过颜色转变来实现肉眼对农药的分析监测。例如，利用鲁米诺基核壳纳米材料，研究人员构建了荧光试纸条(J.Hazard.Mater.2021，413，125306)，实现了可视化检测有机磷农药。然而，该方法受到定性及半定量分析的限制，无法识别痕量农药存在时的细微颜色变化。此外，由于材质相对薄弱，试纸易受到环境的影响，导致其稳定性较差。
[0004]由于内置交联微通道、较高的负载效率及机械稳定性，刺激响应水凝胶在细胞/组织支架、药物/基因运输及生物传感中得到了广泛的应用。据报道，水凝胶的交联网络结构不仅可以保持结构稳定性而防止外部环境干扰，并且还可以允许目标分子通过其孔道扩散。例如，通过将生物酶固定到金铂合金水凝胶中(Small2019，15，1900632)，对目标分子展现出优异的电化学响应性能。另外，使用荧光作为输出模式，基于铜纳米粒子的凝胶系统实现了对乐果的灵敏响应，该方法展现出增强的稳定性。然而，目前已报道的荧光方法中，大多都是通过蓝光及绿光荧光探针作为输出信号。这将不可避免地受到复杂生物样品中的基质干扰(如蛋白及色素等)，导致假阳性响应。此外，荧光图像大多数在全暴露的紫外激光下采集，如果不引入截止滤光片，将极大程度地受到激发光及环境光的干扰。因此，基于现有的便携化检测设备，构建便携化、低背景的传感器对实现农药高性能检测仍旧是一个挑战，这将为食品及环境安全监测提供新的视角。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4/PDA的荧光
水凝胶及其在甲萘威(属于氨基甲酸酯类农药中的一种)检测中的应用，以提高传感器的抗干扰能力及便携化，促进这种传感器在实际样品检测中的实用化。本专利技术所得到的传感器除了具有较高的抗干扰能力外，还具有较高的选择性及稳定性。
[0006]本专利技术所述的一种基于NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4/PDA的荧光水凝胶，其是由如下步骤制备得到：
[0007](1)称取0.37980g六水合三氯化铒和0.00192g六水合三氯化铥，向其中加入6mL油酸及15mL 1
‑
十八烯，搅拌混匀；在搅拌(600～800r min
‑1)下通入氮气20～40分钟除去氧气，再加热至150～170℃持续搅拌20～30分钟直至形成淡粉色的前驱体溶液；前驱体溶液冷却至室温后，将含有0.1g氢氧化钠和0.148g氟化铵的8～12mL甲醇溶液逐滴加入到前驱体溶液中，加热至70～80℃除去甲醇；随后将反应体系加热至280～320℃并保持80～100分钟，经6000～8000rmin
‑1转速下离心，再用环己烷与乙醇的混合液(环己烷与乙醇的体积比为3:1)洗涤3～5次后溶于环己烷，得到溶液A；称取0.15168g六水合三氯化钇加入到6mL油酸和15mL 1
‑
十八烯中，在氮气保护下搅拌20～40分钟；继续升温，当温度达到140～160℃后再持续加热30～50分钟直至完全溶解；待该溶液冷却至室温后，将含有0.05g氢氧化钠和0.074g氟化铵的8～12mL甲醇溶液逐滴加入其中，并在60～80℃下加热20～40分钟，得到溶液B；在氮气保护下，将2mL的溶液A逐滴加入溶液B中并加热至70～90℃，保持20～40分钟以除去甲醇；再向反应体系中通入氮气50～70分钟以除去多余的气体及水蒸气，随后加热到280～320℃并保持50～70分钟，所得反应液经过乙醇和水离心纯化后分散到环己烷溶液中，得到NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4溶液(其中Tm
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的含量为0.5％mmol)；
[0008](2)通过加热及超声处理，将海藻酸钠充分溶解至10～40mL去离子水中，使其浓度为5～20mg mL
‑1，得到粘稠的海藻酸钠水溶液；将步骤(1)得到的50μL NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4溶液，50μL、30μmol L
‑1的氯化硫代乙酰胆碱水溶液，10～30μL、100mmol L
‑1的多巴胺(DA)水溶液和50μL、10mmol L
‑1的Tris
‑
HCl缓冲溶液(pH＝8.5)加入到150～250μL粘稠的海藻酸钠水溶液中，在37℃下充分混匀10～20分钟，然后向其中加入50～100μL、10mg mL
‑1的氯化钙水溶液，涡旋振荡2～3分钟，得到NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4/PDA荧光水凝胶，保存在4℃下备用；在此过程中，多巴胺(DA)在pH＝8.5的条件下自聚合形成聚多巴胺(PDA)；
[0009](3)将50μL、0.5～200ng mL
‑1的甲萘威标准水溶液与50μL、2.5U L
‑1的乙酰胆碱酯酶水溶液混合后在37℃下反应20～40分钟，然后将所得溶液加入到盛有步骤(2)得到的NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4/PDA荧光水凝胶的比色皿中，在37℃下反应20～40分钟；最后，用980nm小型激光器照射比色皿以获得不同甲萘威浓度下的红色荧光图像；可以发现，随着甲萘威溶液的浓度增加，荧光图像的颜色逐渐降低；将红色荧光图像导入ImageJ软件后点击Analyze
→
Plot Profile
→
Measure，即可将图像信息转换为色相参数即强度(用I表示)；抑制率计算方法：(I
a
‑
I
甲萘威
)/(I
a
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4/PDA的荧光水凝胶，其特征在于：是由如下步骤制备得到，(1)称取0.37980g六水合三氯化铒和0.00192g六水合三氯化铥，向其中加入6mL油酸及15mL 1
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十八烯，搅拌混匀；在搅拌下通入氮气20～40分钟除去氧气，再加热至150～170℃持续搅拌20～30分钟直至形成淡粉色的前驱体溶液；前驱体溶液冷却至室温后，将含有0.1g氢氧化钠和0.148g氟化铵的8～12mL甲醇溶液逐滴加入到前驱体溶液中，加热至70～80℃除去甲醇；随后将反应体系加热至280～320℃并保持80～100分钟，经6000～8000r min
‑1转速下离心，再用环己烷与乙醇的混合液洗涤3～5次后溶于环己烷，得到溶液A；称取0.15168g六水合三氯化钇加入到6mL油酸和15mL 1
‑
十八烯中，在氮气保护下搅拌20～40分钟；继续升温，当温度达到140～160℃后再持续加热30～50分钟直至完全溶解；待该溶液冷却至室温后，将含有0.05g氢氧化钠和0.074g氟化铵的8～12mL甲醇溶液逐滴加入其中，并在60～80℃下加热20～40分钟，得到溶液B；在氮气保护下，将2mL的溶液A逐滴加入溶液B中并加热至70～90℃，保持20～40分钟以除去甲醇；再向反应体系中通入氮气50～70分钟以除去多余的气体及水蒸气，随后加热到280～320℃并保持50～70分钟，所得反应液经过乙醇和水离心纯化后分散到环己烷溶液中，得到NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4溶液，其中Tm
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的含量为0.5％mmol；(2)通过加热及超声处理，将海藻酸钠充分溶解至10～40mL去离子水中，使其浓度为5～20mg mL
‑1，得到粘稠的海藻酸钠水溶液；将步骤(1)得到的50μL NaErF4:0.5％Tm
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@NaYF4溶液，50μL、30μmol L
‑1的氯化硫代乙酰胆碱水溶液，10～30μL、100mmol L
‑1的多巴胺(DA)水溶液和50μL、pH＝8.5、10...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢革宇，闫旭，苏丹丹，刘晓敏，王晨光，贾晓腾，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：