一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法及應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法及應(yīng)用。該熒光傳感器是以羅丹明B、乙二胺和異硫氰酸熒光素為原料制備的一種新型熒光傳感器。該熒光傳感器能在水中能實現(xiàn)對硫陰離子和銅離子的高選擇性和高靈敏度檢測，同時還能對pH值進行高靈敏度測定。相比于現(xiàn)有的熒光檢測技術(shù)，本發(fā)明專利技術(shù)得到的熒光傳感器具有對硫離子、銅離子和pH值多重檢測的功能，且投入成本較低，合成路線簡單，檢測設(shè)備和方法簡便，適于放大合成和實際生產(chǎn)應(yīng)用，在分析化學(xué)、生命科學(xué)、以及環(huán)境科學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及分析化學(xué)、生命科學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等
，具體來說，涉及具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器及其制備方法。
技術(shù)介紹
在眾多環(huán)境和生物體內(nèi)存在的陰離子中，硫離子(S2-)是一類對生物體，特別是人體有毒害的物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的S2-將導(dǎo)致人體出現(xiàn)各種不適癥狀，包括刺激粘膜、無意識和呼吸停頓。而更為嚴(yán)重的是，在酸性條件下，S2-將進一步質(zhì)子化變?yōu)镠S-，從而變得更有毒性和腐蝕性。近期研究表明，質(zhì)子化后的HS-會影響人體的多種生理過程，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)；并與肝硬化、糖尿病、唐氏綜合癥等癥狀有一定程度上的相關(guān)性。銅是人體生命活動必需的微量元素，廣泛分布于生物組織中。生物系統(tǒng)中許多涉及氧的電子傳遞和氧化還原反應(yīng)都是由含銅酶催化的，這些酶對生命過程都是至關(guān)重要的；同時，體內(nèi)銅的含量對于免疫功能、脂質(zhì)和糖代謝以及激素分泌等都有一定的影響，當(dāng)體內(nèi)銅含量過高時，會導(dǎo)致上腹疼痛、惡心、嘔吐、甚至休克、昏迷或死亡。因此，對銅離子的直接快速檢測一直以來都是科學(xué)研究的焦點。在另一方面，細(xì)胞內(nèi)的pH值對整個生命系統(tǒng)起著相當(dāng)重要的作用，其在細(xì)胞、酶和組織活性等方面都起著至關(guān)重要的作用，比如離子運輸和細(xì)胞增殖等。細(xì)胞內(nèi)pH值的微小變化就可導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙，對生物體造成不良后果，其與一些常見的疾病也有很大相關(guān)性，如癌癥、老年癡呆癥等，因此，精確快速地測定細(xì)胞內(nèi)的pH值能夠為整個生命系統(tǒng)提供非常重要的信息。目前，已經(jīng)發(fā)展起來的檢測硫離子、銅離子和pH值的方法很多，如電化學(xué)方法，原子吸收光譜法，原子發(fā)射光譜法等。然而，大部分的檢測方法成本投入較高，檢測過程過于復(fù)雜，這些因素都嚴(yán)重制約了某些方法在實際檢測中的運用。因此，專利技術(shù)一種簡單、低成本且高效的檢測技術(shù)具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。近年來，熒光傳感器因其優(yōu)異的光學(xué)性能,受到了越來越多的關(guān)注，在化學(xué)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域顯示了極其廣闊的應(yīng)用前景。相對于其它檢測手段而言，熒光傳感器具有不破壞樣品、可設(shè)計性強、靈敏度高、選擇性好等顯著特性，而成為了多個領(lǐng)域中離子檢測與識別研究的焦點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法及應(yīng)用，該熒光傳感器是以羅丹明B、乙二胺、和異硫氰酸熒光素為原料合成的一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的水溶性熒光傳感器。進一步應(yīng)用研究表明，該熒光傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對硫離子和銅離子的高靈敏度、高選擇性的快速檢測，還能對pH值進行精確檢測。本專利技術(shù)的目的是通過下述方式實現(xiàn)的：一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法，包括以下步驟：(1)將一定量的羅丹明B溶解于無水甲醇中，置于N2保護和避光的條件下，20～50min后，升溫至40℃時快速加入乙二胺，繼續(xù)升溫至85℃攪拌回流20～40小時，反應(yīng)結(jié)束后過濾，再除去大部分(80～95％)無水甲醇，再加一定量的蒸餾水沉淀，抽濾得到所需產(chǎn)物，真空干燥，得乙二胺內(nèi)酰胺化羅丹明B；(2)取步驟(1)合成的乙二胺內(nèi)酰胺化的羅丹明B和異硫氰酸熒光素溶解于除水的N,N-二甲基甲酰胺，將混合溶液置于避光和N2保護的條件下室溫攪拌20～40h，反應(yīng)結(jié)束后除去大部分(85～95％)N,N-二甲基甲酰胺，過柱提純產(chǎn)物，真空干燥，得所需的熒光傳感器，即一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器，其結(jié)構(gòu)式如下：上述的具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法，所述步驟(1)中，羅丹明B和乙二胺的摩爾比為1:10～30；羅丹明B在無水甲醇中的濃度為0.01～0.04mol/L；乙二胺在無水甲醇中的濃度為0.30～0.60mol/L。上述的具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法，所述步驟(2)中，乙二胺內(nèi)酰胺化的羅丹明B和異硫氰酸熒光素的摩爾比為1:1.0～1.6；乙二胺內(nèi)酰胺化羅丹明在N,N-二甲基甲酰胺的濃度為0.01～0.04mol/L；異硫氰酸熒光素在N,N-二甲基甲酰胺中的濃度為0.01～0.06mol/L。上述的具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法，所述無水甲醇和N,N-二甲基甲酰胺的去除方式優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。根據(jù)上述制備方法制備的熒光傳感器，其具體的反應(yīng)過程如下：一種根據(jù)上述的制備方法制備的熒光傳感器。根據(jù)上述的制備方法制備的熒光傳感器在硫離子、銅離子和pH值多重檢測中的應(yīng)用。本專利技術(shù)采用將乙二胺內(nèi)酰胺化羅丹明B和異硫氰酸熒光素反應(yīng)來制備所需要的熒光傳感器，該熒光傳感器的水溶液在有硫離子存在時，會隨著硫離子濃度的增加出現(xiàn)逐漸的熒光增強現(xiàn)象；而當(dāng)有銅離子存在時，該熒光傳感器的熒光強度會隨著銅離子濃度的增加而逐漸下降，而且該熒光傳感器對這兩種離子的檢測具有明顯的高選擇性；同時，該熒光傳感器還對pH值具有很好地響應(yīng)性，能達到高靈敏度檢測的效果。相比于現(xiàn)有的一些檢測技術(shù)，本專利技術(shù)中的熒光化學(xué)傳感器成本投入較少，合成路線簡單、后處理方便、可直接對水中的銅離子和硫離子實現(xiàn)特異性識別，對pH值進行精確測定，適合放大生產(chǎn)和實際應(yīng)用。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的熒光傳感器的質(zhì)譜圖。圖2為本專利技術(shù)的熒光傳感器對銅離子和硫離子的識別示意圖。圖3為不同硫離子濃度時，本專利技術(shù)實施例1制備的熒光傳感器的熒光發(fā)射光譜變化圖(λex＝490nm)，[S2-]＝0(a)，1.0×10-6mol/l(b),5.0×10-6mol/l(c),1.0×10-5mol/l(d),1.5×10-5mol/l(e),2.0×10-5mol/l(f)，2.5×10-5mol/l(g)，3.0×10-5mol/l(h),3.5×10-5mol/l(i),4.0×10-5mol/l(j)，4.5×10-5mol/l(k)，5.0×10-5mol/l(l)，5.5×10-5mol/l(m),6.0×10-5mol/l(n),6.5×10-5mol/l(o)，7.0×10-5mol/l(p)，(測定圖3中樣品的熒光強度時，所用的狹縫寬為3+5+High)。圖4為本專利技術(shù)實施例1制備的熒光傳感器隨硫離子濃度變化的熒光強度變化值對應(yīng)的擬合曲線和該曲線所對應(yīng)的函數(shù)圖(F空白和F為硫離子加入前后的熒光傳感器在以490nm為激發(fā)波長，530nm為發(fā)射波長處的熒光強度變化值)。圖5為各種陰離子對本專利技術(shù)實施例1制備的熒光傳感器熒光強度的選擇本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將一定量的羅丹明B溶解于無水甲醇中，置于N2保護和避光的條件下，20～50min后，升溫至40℃時加入乙二胺，繼續(xù)升溫至85℃攪拌回流20～40小時，反應(yīng)結(jié)束后過濾，再除去80～95％無水甲醇，再加一定量的蒸餾水沉淀，抽濾得到所需產(chǎn)物，真空干燥，得乙二胺內(nèi)酰胺化羅丹明B；(2)取步驟(1)合成的乙二胺內(nèi)酰胺化的羅丹明B和異硫氰酸熒光素溶解于除水的N,N?二甲基甲酰胺，將混合溶液置于避光和N2保護的條件下室溫攪拌20～40小時，反應(yīng)結(jié)束后除去85～95％N,N?二甲基甲酰胺，過柱提純產(chǎn)物，真空干燥，得所需的熒光傳感器，即一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器，其結(jié)構(gòu)式如下：

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制備方法，其特征在
于，包括以下步驟：
(1)將一定量的羅丹明B溶解于無水甲醇中，置于N2保護和避光的條件下，20～50min
后，升溫至40℃時加入乙二胺，繼續(xù)升溫至85℃攪拌回流20～40小時，反應(yīng)結(jié)束后過
濾，再除去80～95％無水甲醇，再加一定量的蒸餾水沉淀，抽濾得到所需產(chǎn)物，真空干
燥，得乙二胺內(nèi)酰胺化羅丹明B；
(2)取步驟(1)合成的乙二胺內(nèi)酰胺化的羅丹明B和異硫氰酸熒光素溶解于除水的
N,N-二甲基甲酰胺，將混合溶液置于避光和N2保護的條件下室溫攪拌20～40小時，反
應(yīng)結(jié)束后除去85～95％N,N-二甲基甲酰胺，過柱提純產(chǎn)物，真空干燥，得所需的熒光傳
感器，即一種具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器，其結(jié)構(gòu)式如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有硫離子、銅離子和pH值多重檢測功能的熒光傳感器制
備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，羅丹明B和乙二...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳建，李亞，王宏，鐘維邦，呂錕，侯慶陽，易平貴，
申請(專利權(quán))人：湖南科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43