论文部分内容阅读
荧光传感器具有制备简单、经济效益高、响应快速灵敏等优势,广泛应用于pH传感、金属离子检测、农药检测等领域。荧光聚合物纳米粒子作为荧光传感器中的一种同样被应用到了如上领域,然而,目前已报道的荧光聚合物纳米粒子往往存在试剂昂贵、水溶性差、稳定性差、制备过程繁琐复杂等缺点。因此,利用简单的原料与方法开发新型、多功能的荧光聚合物纳米粒子显得尤为重要。本论文中,我们以左旋-多巴为原料,采用超声与水热的方法合成了新型多巴胺类荧光聚合物纳米粒子并构建荧光传感平台实现了对相应目标物简单、快速、高灵敏检测,为环境健康的风险评估及污染物监测技术的开发应用奠定了基础,具有重要的理论和实用意义。论文的主要研究内容如下:
基于超声辐射作用在碱性乙醇溶液中采用一步法制备低成本、低毒性的荧光聚多巴有机纳米粒子,实现了免染料标记的多体系溶液与细胞内比率荧光pH传感检测。合成时,溶剂和碱浓度为荧光聚多巴有机纳米粒子形态与尺寸的主要决定条件,在最优合成条件下,可得到具有较强绿色荧光、尺寸和形貌均匀的荧光聚多巴有机纳米粒子。该粒子在质子与非质子溶剂中均有良好的溶解性,在单波长激发下材料在两种溶液中均出现两个发射峰且对酸碱值敏感并可指示其酸碱值变化。在pH值4.0~8.0范围内,两个发射峰的强度比与pH值呈线性关系。此外,由于其良好的生物相容性,荧光聚多巴有机纳米粒子还可用于细胞内pH生物成像监测,具有较好的应用潜力。
呋喃甲醛是重要的农药原料以及衡量变压器剩余寿命的指标,因此,亟待建立一种成本低,灵敏度高的方法来检测呋喃甲醛。荧光聚多巴有机纳米粒子在非质子有机溶剂(如DMSO等)中对H+有很好的响应性能,在DMSO中盐酸羟胺对荧光聚多巴有机纳米粒子在425nm处的荧光具有猝灭作用,而在反应体系中加入呋喃甲醛后,呋喃甲醛与盐酸羟胺反应生成呋喃-2-甲醛肟,并以1∶1的比例释放质子,随呋喃甲醛浓度增大荧光聚多巴有机纳米粒子在520nm处的荧光强度也随之增强。在最佳条件下,该方法检测线性范围为0.01~30mgL-1,检出限为0.0015mgL-1。借助于呋喃甲醛与盐酸羟胺间的肟化反应以及荧光聚多巴有机纳米粒子的荧光淬灭与恢复作用成功构建了检测呋喃甲醛的新方法。
采用氯化铜、三羟甲基氨基甲烷及左旋-多巴为起始原料通过一步水热法合成了具有良好稳定性及仿过氧化物酶活性的铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子,利用铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子的仿过氧化物酶活性催化过氧化氢氧化邻苯二胺生成荧光氧化态分子2,3-二氨基酚嗪,从而在375nm和555nm处产生铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子自身及2,3-二氨基酚嗪两个荧光发射峰。当加入有机磷农药后铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子的催化能力被抑制导致555nm处荧光强度降低,同时由于反应的进行促进了电子的转移致使375nm处铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子自身的荧光被增强。两个波长处的荧光强度比值与有机磷农药浓度成线性关系,从而实现了有机磷农药的无酶比率荧光检测,在最优条件下线性工作范围为0~500μgL-1,检出限为1.25μgL-1。
基于超声辐射作用在碱性乙醇溶液中采用一步法制备低成本、低毒性的荧光聚多巴有机纳米粒子,实现了免染料标记的多体系溶液与细胞内比率荧光pH传感检测。合成时,溶剂和碱浓度为荧光聚多巴有机纳米粒子形态与尺寸的主要决定条件,在最优合成条件下,可得到具有较强绿色荧光、尺寸和形貌均匀的荧光聚多巴有机纳米粒子。该粒子在质子与非质子溶剂中均有良好的溶解性,在单波长激发下材料在两种溶液中均出现两个发射峰且对酸碱值敏感并可指示其酸碱值变化。在pH值4.0~8.0范围内,两个发射峰的强度比与pH值呈线性关系。此外,由于其良好的生物相容性,荧光聚多巴有机纳米粒子还可用于细胞内pH生物成像监测,具有较好的应用潜力。
呋喃甲醛是重要的农药原料以及衡量变压器剩余寿命的指标,因此,亟待建立一种成本低,灵敏度高的方法来检测呋喃甲醛。荧光聚多巴有机纳米粒子在非质子有机溶剂(如DMSO等)中对H+有很好的响应性能,在DMSO中盐酸羟胺对荧光聚多巴有机纳米粒子在425nm处的荧光具有猝灭作用,而在反应体系中加入呋喃甲醛后,呋喃甲醛与盐酸羟胺反应生成呋喃-2-甲醛肟,并以1∶1的比例释放质子,随呋喃甲醛浓度增大荧光聚多巴有机纳米粒子在520nm处的荧光强度也随之增强。在最佳条件下,该方法检测线性范围为0.01~30mgL-1,检出限为0.0015mgL-1。借助于呋喃甲醛与盐酸羟胺间的肟化反应以及荧光聚多巴有机纳米粒子的荧光淬灭与恢复作用成功构建了检测呋喃甲醛的新方法。
采用氯化铜、三羟甲基氨基甲烷及左旋-多巴为起始原料通过一步水热法合成了具有良好稳定性及仿过氧化物酶活性的铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子,利用铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子的仿过氧化物酶活性催化过氧化氢氧化邻苯二胺生成荧光氧化态分子2,3-二氨基酚嗪,从而在375nm和555nm处产生铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子自身及2,3-二氨基酚嗪两个荧光发射峰。当加入有机磷农药后铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子的催化能力被抑制导致555nm处荧光强度降低,同时由于反应的进行促进了电子的转移致使375nm处铜掺杂荧光聚多巴纳米粒子自身的荧光被增强。两个波长处的荧光强度比值与有机磷农药浓度成线性关系,从而实现了有机磷农药的无酶比率荧光检测,在最优条件下线性工作范围为0~500μgL-1,检出限为1.25μgL-1。