包含聚合物凝胶载体和聚合物指示剂的指示剂材料制造技术

本发明专利技术涉及一种固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，所述聚合物凝胶载体包含亲水性聚合物，其中，所述聚合物指示剂和所述亲水性聚合物以通过化学键固定的结合交联水凝胶网络的形式一起存在。本发明专利技术还涉及一种用于制备所述固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂的方法、一种用于测量pH的传感器，所述传感器包含所述固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂。聚合物指示剂。聚合物指示剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含聚合物凝胶载体和聚合物指示剂的指示剂材料


[0001]本专利技术的目的是一种固定在聚合物凝胶载体(polymeric gel carrier)中的聚合物指示剂(polymeric indicator)，该聚合物指示剂适用于测量pH。本专利技术的其他目的是用于制备固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂的方法、包含该指示剂的传感器(sensor)、以及该指示剂和该传感器的用途。

技术介绍

[0002]根据光化学原理工作的聚合物基指示剂和包含该指示剂的传感器是已知的。
[0003]US 2009009768公开了硅氧烷基光化学传感器，在该光化学传感器中，生色团(参与电子激发的含有易激发电子的原子基团)基团(通常是酚酞衍生物)被沉积在单层中并且化学地固定在透明支承件(例如，玻璃)上的交联聚硅氧烷上。测量方法是全反射，即通过反射/导电介质在待测量表面上测量多重反射。该传感器适用于在极端环境(高温高压)中、例如在钻井孔废水中使用。测量范围为pKa
±
3.5个pH单位，该测量范围由在440nm和575nm处获得的峰的比率来确定。
[0004]US 5,774,603公开了光化学传感器，该光化学传感器包含物理地固定在通过溶胶
‑
凝胶法制备的支承件(Zr/Si玻璃)上的指示剂。指示剂染料的实施例是尼罗蓝、荧光素。目标是生产在扩展pH范围内工作的传感器。传感器层所附着的光导为硅玻璃。传感器层也可以被应用到光缆上。pH敏感范围为：9.5
‑
12。
[0005]EP 0529247公开了pH敏感膜，该pH敏感膜具有化学地结合至由乙烯基苯和丙烯酸酯衍生物制成的聚合物的指示剂染料(酚红和酚酞衍生物)。
[0006]WO 2016051217公开了一种用于测量pH的、在宽范围内工作的传感器，该传感器包含结合至预先形成的固体支承件的4
‑
硝基苯酚
‑
甲醛缩合聚合物指示剂[聚(4
‑
硝基苯酚
‑
甲醛)指示剂]。
[0007]WO 2009070722公开了一种用于维持细胞培养物pH的pH敏感水凝胶。聚(乙二醇)
‑
聚(环氧丙烷)嵌段共聚物和聚(乙烯亚胺)
‑
用于pH的光化学测量的用途是未知的
‑
与多异氰酸酯胶凝化。据描述，将pH敏感染料物理地引入到细胞培养物或凝胶中适用于细胞培养物pH的非侵入性测定。没有提及这些指示剂与凝胶的化学结合，对此没有给出实施例；仅提及加入到介质中。
[0008]某些类型的Ocean Optics传感器(由Ocean Optics,8060Bryan Dairy Rd,Largo FL 33777，美国制造)根据反射原理工作，在该原理中传感器层粘合至在含有待测液体的罐(通常是生物反应器、发酵反应器)的壁上，所述传感器从外部被照射以进行测量。
[0009]与传统玻璃电极相比，根据光化学原理工作的聚合物基指示剂的优势在于它们的尺寸更小、结构更简单，因此可以相对容易地、以低成本大量生产。它们的特点是可以它们适用于在合适条件下通过一次校准来长时间测量pH。然而，当前可用的此类传感器的缺点是它们的使用受到限制，因为它们仅在短时间内稳定(Dorota W.等：Optical Chemical pH Sensors,Anal.Chem.2014,86,15
‑
29)。另一个缺点是精度较低，因为需要合适的光学系统
才能达到足够的精度，这使得应用变得困难且昂贵。此外，它们通常只能在较窄的pH范围内使用。
[0010]待解决的问题
[0011]已知的负载型(supported)聚合物指示剂的缺点是支承件与聚合物指示剂之间的连接不令人满意，因此它们的稳定性对长时间连续测量而言太短，它们的精度不令人满意，并且它们的pH敏感范围窄。
[0012]本专利技术的目的是提供一种具有载体的聚合物指示剂和包含该指示剂的传感器，该聚合物指示剂和该传感器适用于在恒定或可变pH的介质中以足够的精度长时间连续测量pH，从而避免了上述缺点。
[0013]更具体地，本专利技术的目的是提供一种具有载体的聚合物指示剂和包含该指示剂的传感器，该聚合物指示剂适用于通过长达3年的一次校准、独立于环境影响地测量pH，具有0.1pH值的精度。
[0014]已经发现，上述目的可以通过具有载体的聚合物指示剂来实现，其中聚合物指示剂通过将聚合物指示剂与确定的亲水性聚合物交联在一起而通过化学键构建到凝胶的结构中，即聚合物指示剂和亲水性聚合物一起构成交联网络。

技术实现思路

[0015]因此，本专利技术的目的是一种固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中该聚合物凝胶载体包含亲水性聚合物，其中该聚合物指示剂和该亲水性聚合物以通过化学键固定结合的交联水凝胶网络的形式一起存在。
[0016]本专利技术的另一个目的是一种用于制备固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂的方法，该方法包括以下步骤：将亲水性聚合物或其衍生物、和聚合物指示剂彼此独立地溶解在合适的溶剂中；将溶液结合，以及任选地在偶联剂的存在下、和任选地在催化剂的存在下、和任选地在交联点密度增强剂的存在下结合，允许形成结合的交联水凝胶网络。
[0017]本专利技术的又一个目的是一种适用于测量pH的传感器，该传感器包含固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂。
[0018]本专利技术的又一个目的是固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂用于制造适用于测量pH的传感器的用途。
[0019]本专利技术的又一个目的是固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂用于测量pH的用途。
[0020]本专利技术的又一个目的是用于测量pH的方法，该方法使用包含固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂的传感器。
附图说明
[0021]图1a示出了在不同pH的缓冲液中测量的聚(4
‑
硝基苯酚
‑
甲醛)的UV
‑
VIS透射光谱。
[0022]图1b示出了在不同pH的缓冲液中测量的聚(2
‑
硝基苯酚
‑
甲醛)的UV
‑
VIS透射光谱。
[0023]图1c示出了在不同pH的缓冲液中测量的聚(4
‑
硝基苯酚
‑
共聚
‑4‑
羟基苯磺酰胺
‑
甲醛)的UV
‑
VIS透射光谱。
[0024]图1d示出了在不同pH的缓冲液中测量的聚(4
‑
对氰基酚
‑
甲醛)的UV
‑
VIS透射光谱。
[0025]图2a示出了PIND传感器和PEG
‑
PIND传感器在pH 5时的对照测量数据(control measurement data)。
[0026]图2b示出了PIND传感器和PEG
‑
PIND传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，所述聚合物凝胶载体包含亲水性聚合物，其中，所述聚合物指示剂和所述亲水性聚合物以通过化学键固定的、结合的交联水凝胶网络的形式一起存在。2.根据权利要求1所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，所述聚合物指示剂是具有式(I)的通用结构的聚合物、或其盐、水合物或溶剂合物，其中，W是连接芳族单体的桥联单元，所述桥联单元可以是直链的或支链的烯基，任选地含有一个或两个氧代基团；m具有的值为0到6；X为氧、硫或N
‑
Q，其中N为氮、并且Q为H或C1‑
C4烷基；R1、R2和R3彼此独立地选自H、NO2、SO2NH2、CN、SF5、卤素、苯基、苄基、C1‑
C4烷基、C2‑
C4烯基、C2‑
C4炔基、C1‑
C4烷氧基、C1‑
C4酰基、硝基苯基二氮烯基和磺基苯基
‑
二氮烯基的组；n具有的值为1到1000；A和B彼此独立地选自H、CH2OH、CH2O
‑
(C1‑
C4烷基)、CH2‑
卤素、W
‑
OH、W
‑
O
‑
(C1‑
C4烷基)和W
‑
卤素的组。3.根据权利要求1或2所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，连接芳族单体的所述桥联单元W是CH2(亚甲基)、CH2‑
CH2(亚乙基)、CH3‑
CH(甲基
‑
亚甲基)或CO(羰基)基团，所述芳族单体选自4
‑
硝基苯酚、4
‑
硝基
‑
苯硫酚、2
‑
硝基苯酚、4
‑
氰基苯酚、4
‑
羟基苯磺酰胺、3,5
‑
二甲基
‑4‑
硝基苯酚、4
‑
五氟硫代
‑
苯酚、2
‑
(4
‑
羟基
‑
亚苄基胺)
‑4‑
硝基苯酚、4
‑
[(3
‑
硝基苯基)二氮烯基]苯酚、4
‑
[(4
‑
硝基苯基)二氮烯基]苯酚和4
‑
[(4
‑
羟基苯基)
‑
二氮烯基]苯磺酸的组。4.根据权利要求1至3中任一项所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，连接芳族单体的所述桥联单元W是CH2(亚甲基)或CH3‑
CH(甲基
‑
亚甲基)基团，并且所述聚合物包含至少两种不同的单体。5.根据权利要求4所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，连接芳族单体的所述桥联单元W是CH2(亚甲基)或CH3‑
CH(甲基
‑
亚甲基)基团，其中，所述单体中的至少
之一选自4
‑
硝基苯酚、4
‑
硝基
‑
苯硫酚、2
‑
硝基苯酚、4
‑
氰基苯酚、4
‑
羟基苯磺酰胺、3,5
‑
二甲基
‑4‑
硝基苯酚、4
‑
五氟硫代
‑
苯酚、2
‑
(4
‑
羟基
‑
亚苄基胺)
‑4‑
硝基苯酚、4
‑
[(3
‑
硝基苯基)二氮烯基]苯酚、4
‑
[(4
‑
硝基苯基)二氮烯基]苯酚和[(4
‑
羟基苯基)二氮烯基]苯磺酸的组。6.根据权利要求4所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，连接芳族单体的所述桥联单元W是CH2(亚甲基)或CH3‑
CH(甲基
‑
亚甲基)基团，并且所述单体中的至少之一为4
‑
硝基苯酚。7.根据权利要求1至6中任一项所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，m具有的值为0至5。8.根据权利要求1至7中任一项所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，m具有的值为0或1。9.根据权利要求1至8中任一项所述的固定在聚合物凝胶载体中的聚合物指示剂，其中，所述聚合物指示剂选自聚(4
‑
硝基苯酚
‑
甲醛)、聚(2
‑
硝基苯酚
‑
甲醛)、聚(4
‑
硝基苯酚
‑
共聚

【专利技术属性】
技术研发人员：贝拉，
申请(专利权)人：穆尔农业公司，
类型：发明
国别省市：