一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器的应用及基于其的荧光传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器的应用及基于其的荧光传感器，属于功能材料技术领域。本发明专利技术公开的探针(CA

【技术实现步骤摘要】
一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器的应用及基于其的荧光传感器


[0001]本专利技术属于功能材料
，涉及基于荧光响应的小分子以及聚合物用于挥发性胺类化合物传感器的制备方法及用途，具体涉及一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器的应用及基于其的荧光传感器。

技术介绍

[0002]挥发性胺类化合物主要来源于合成胺产业，如农业、制药、食品工业。挥发性生物胺也在生物代谢中通过氨基酸的降解广泛产生，挥发性胺蒸气具有毒性和刺激性，对人皮肤、眼睛和呼吸系统有腐蚀性，同时高水平的挥发性胺含量可作为食品变质的指示物或作为各种疾病的生物标志物，如肺癌，尿毒症和肝病等。因此，开发有效的检测方法至关重要。荧光气体传感器因其灵敏、便携、可视化，且适合快速实时监测而被广泛探索。
[0003]目前所报道的气体传感器大致可分为电化学传感器、半导体传感器、光化学传感器以及其他复合型传感器四大类。然而，当前这些传感器都存在需求设备复杂、高功率消耗和复杂的热绝缘结构等缺点，同时它们的反应、响应/恢复速度、可逆性和选择性等仍然不足，难以满足实际应用需求。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器的应用及基于其的荧光传感器。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器中的应用，所述具有荧光响应的小分子探针的结构如下式：r/>[0007][0008]优选地，所述荧光传感器为选择性响应挥发性胺类物质的荧光传感器。
[0009]优选地，所述荧光传感器包括纸基荧光传感器和水凝胶荧光传感薄膜。
[0010]进一步优选地，所述纸基荧光传感器是将所述的具有荧光响应的小分子探针负载于纸基载体上制得。
[0011]进一步优选地，所述水凝胶荧光传感薄膜是将所述的具有荧光响应的小分子探针与带有端巯基的四臂聚乙二醇通过点击化学反应制得。
[0012]进一步优选地，所述带有端巯基的四臂聚乙二醇的分子量为5.0kDa，结构式如下：
[0013][0014]其中，n＝30。
[0015]本专利技术还公开了一种水凝胶传感薄膜，其结构式如下：
[0016][0017]其中，n＝30。
[0018]本专利技术还公开了上述的水凝胶传感薄膜的制备方法，包括：将具有荧光响应的小分子探针与带有端巯基的四臂聚乙二醇按照摩尔比为2：1混合，于碱性环境下，在DMSO中反应3h，制得水凝胶传感薄膜；
[0019]所述具有荧光响应的小分子探针的结构如下式：
[0020][0021]所述带有端巯基的四臂聚乙二醇的分子量为5.0kDa，结构式如下：
[0022][0023]其中，n＝30。
[0024]本专利技术还公开了上述的水凝胶传感薄膜在制备荧光传感器中的应用。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术利用小分子探针(CA
‑
SCH3)环己二酮上的活性甲硫醚位点能够与胺基化合物的快速高效反应的结构特点，实现多种挥发性胺类化合物蒸汽与负载于试纸上的探针的快速差异化荧光响应。本专利技术通过核磁共振、高分辨质谱等手段表征了探针与氨气反应产物的结构，通过荧光光谱、暗室成像等手段测试了荧光强度与挥发性胺浓度的线性关系以及挥发性胺的荧光可视化。本专利技术基于茚酮烯荧光染料母核和甲硫醚活性位点的新型荧光
探针(CA
‑
SCH3)，易制备、操作简便，并对挥发性胺具有高灵敏度，因此有望用于军事战现场(战争、机场、车站、出入境等)局部环境胺类含量、食品储存及保鲜、呼出气体中胺类物质的即时检测。荧光凝胶聚合物薄膜传感器作为多孔介质以其优异的传质效率和柔性力学性能，为高效、便携以及智能穿戴设备的开发提供优势支撑。
[0027]本专利技术还公开了基于上述小分子探针(CA
‑
SCH3)制备荧光传感器的相关应用，通过甲硫醚基团与活性胺基之间的取代反应，生成荧光物质CA
‑
NH2，从而实现对挥发性胺类有毒物质的光学信号扩增检测。探针分子CA
‑
SCH3通过溶液沉积在滤纸上制备成便携式纸基传感器，或通过“点击化学”反应制成便携式凝胶聚合物薄膜传感器，在暴露于各种挥发性有机胺类化合物时发生化学结合和吸附反应，实现荧光发射。
[0028]进一步，本专利技术公开的水凝胶传感薄膜，利用带有活性甲硫醚位点的小分子单体与带有端巯基的四臂聚乙二醇大分子，在温和条件下共价交联制备成水凝胶传感薄膜材料，在高浓度、长时间的氨蒸汽暴露下，具有对挥发性胺类化合物的荧光响应行为，同时水凝胶材料会发生降解，可实现对环境中挥发性胺蒸汽含量的检测预警。
附图说明
[0029]图1为小分子探针CA
‑
SCH3与氨基化合物反应机理；
[0030]图2为水凝胶传感薄膜对氨气荧光响应机理；
[0031]图3为探针CA
‑
SCH3与荧光产物CA
‑
NH2的光谱性能图；其中，(A)为CA
‑
SCH3(10μM)和CA
‑
NH2(10μM)在MeCN中的吸收光谱；(B)为CA
‑
SCH3(10μM)和CA
‑
NH2(10μM)在MeCN中336nm激发下的发射光谱；(C)和(D)分别为在H2O/DMSO＝1％体系中，加入NH3·
H2O(终浓度0.125％)后CA
‑
SCH3的吸光度和荧光随时间的变化；
[0032]图4为CA
‑
SCH3和CA
‑
NH2在B3LYP/6
‑
31G(D)水平上的DFT分子轨道理论计算示意图；
[0033]图5为纸基检测效果以及荧光强度与气体浓度的线性关系结果图；其中，a为CA
‑
SCH3(负载于滤纸)经不同浓度NH3·
H2O熏蒸处理后，在紫外光(365nm)下拍摄照片；b为图a中滤纸片的荧光光谱(λ
ex
＝336nm,λ
em
＝495nm)；c为在氨浓度0～624ppm范围内，滤纸片的相对荧光强度I/I0相对于氨气浓度的线性拟合；
[0034]图6为CA
‑
SCH3对多种挥发性胺类化合物的选择性；
[0035]图7为水凝胶对氨蒸气的荧光响应和降解实验结果；其中，(A)为氨蒸气对水凝胶的荧光响应和降解，D
‑
PEG凝胶暴露在2％NH3·
H2O生成的胺蒸气上3h；(B)为紫外光(365nm)下氨气(5％NH3·
H2O)处理图案水凝胶的发光特性；
[0036]图8为荧光产物CA
‑
NH2的氢谱；
[0037]图9为荧光产物CA...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有荧光响应的小分子探针在制备荧光传感器中的应用，其特征在于，所述具有荧光响应的小分子探针的结构如下式：2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述荧光传感器为选择性响应挥发性胺类物质的荧光传感器。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述荧光传感器包括纸基荧光传感器和水凝胶荧光传感薄膜。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述纸基荧光传感器是将所述的具有荧光响应的小分子探针负载于纸基载体上制得。5.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述水凝胶荧光传感薄膜是将所述的具有荧光响应的小分子探针与带有端巯基的四臂聚乙二醇通过点击化学反应制得。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓龙，张杰，张鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军军医大学，
类型：发明
国别省市：