專利名稱：一種熒光載體的固定方法
技術領域：
本發明涉及一種熒光傳感器，具體涉及熒光傳感器中熒光載體的固定方法。
背景技術：
在光化學傳感器的研制中，無論哪一種熒光載體，首先就需將其固定在玻片或光纖頭上，而固定的方式直接影響傳感器的性能，如傳感器的壽命、可逆性、重現性、響應時間及光極膜的機械性能等，因此這一基本的技術問題，就成為光化學傳感器發展的一個關鍵問題。
目前主要的固定方法有3種1、基于包埋固定熒光載體的固定方法。在包埋方法中，可以將熒光載體物理地包埋于溶膠-凝膠中或將親酯的熒光載體溶于疏水聚合物材料中，這類材料包括聚氯乙烯(PVC)、纖維素、溶膠-凝膠等，然后一起鑄膜于玻片上，當溶劑揮發掉后，熒光載體就包埋在疏水的聚合物膜中。物理包埋方法雖然簡單易行，但熒光載體容易流失是最大的缺點。因此研究了各種阻止熒光載體流失的方法，如在熒光載體的適當位置接上一條長碳鏈，但這些方法仍不能完全阻止熒光載體的流失。
2、基于電價固定熒光載體的固定方法。電價固定法，主要是采用離子交換樹脂(或離子交換膜)固定帶電荷或荷強極性取代基的熒光載體，例如陽離子交換樹脂可以固定帶正電荷的若丹明類試劑，陰離子交換樹脂可以固定帶磺酸基或羧基的熒光載體。電價固定法，若用強結合能力的樹脂熒光載體還是固定得比較牢，可熒光載體易被樣品和溶劑分子所取代。
3、熒光載體鍵合在聚合物膜或是固體基質上通過聚合物或固體基質上的羥基、氨基等官能團與熒光載體反應而將熒光載體共價固定在基質上。此法制備的光極膜的穩定性較好，但是響應時間比較長，制得傳感器的機械性能一般。如何提高傳感器的機械性能，又使光極膜的響應時間快則是熒光載體固定必須解決的技術問題。
發明內容
本發明目的在于提供一種熒光載體的固定方法，以解決熒光化學傳感器尚存的上述問題。
本發明是通過以下技術方案實現上述發明目的的。
熒光載體的固定方法，包括玻片或光纖的硅烷化，膜溶液的配制及光極膜的制備1)、膜溶液的配制將0.2～0.6ml甲基丙烯酸-β-羥丙脂或甲基丙烯酸羥乙酯，溶于0.2～0.4ml N，N-二甲基甲酰胺的經修飾端基雙鍵的熒光載體5～15mg，交聯劑三乙氧基三甲基丙烯酸酯0.10～0.25ml，丙烯酰胺150～250mg，三乙醇胺0.15～0.25ml和光敏劑0.2～0.3ml混合溶解而成；2)、光極膜的制備移取0.1～0.2ml上述配制的膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化的玻片或光纖放置在膜溶液的小液滴上，在波長254nm的紫外光下照射10～50分鐘，光聚合后用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
下面結合附圖進一步詳述本發明
圖1是以N-烯丙基-4-(N-2’-羥乙基)氨基-1，8-萘酰亞胺為熒光載體的呋喃妥因光化學傳感器的重現性的熒光譜圖。
圖2是以N-烯丙基-4-哌嗪基-1，8-萘酰亞胺作為熒光載體的pH傳感器的重現性熒光譜圖。
本發明將可供聚合的帶有端基雙鍵的熒光載體固定到硅烷化后的玻片或光纖上。具體步驟A、玻片或光纖的硅烷化將玻片(直徑13mm，厚度2.0mm)或光纖用K2CrO7洗液浸泡40分鐘，依次浸在3％HF，10％H2O2中各20分鐘，用二次蒸餾水沖洗干凈后將玻片浸入TSPM溶液[3-(三甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯0.2ml、pH＝3.6的HAc-NaAc緩沖液2ml、二次蒸餾水8ml的混合溶液]中2～3小時，再用二次蒸餾水沖洗，室溫干燥；B、膜溶液的配制將0.2～0.6ml甲基丙烯酸-β-羥丙脂或甲基丙烯酸羥乙酯，溶于0.2～0.4ml N，N-二甲基甲酰胺的經修飾端基雙鍵的熒光載體5～15mg，交聯劑三乙氧基三甲基丙烯酸酯0.10～0.25ml，丙烯酰胺150～250mg，三乙醇胺0.15～0.25ml和光敏劑0.2～0.3ml混合溶解而成；(1)、甲基丙烯酸-β-羥丙酯或甲基丙烯酸羥乙酯此類物質分子中含有乙烯基雙鍵，能與各種不飽和單體共聚生成側鏈帶有羥基官能團的聚合物，該官能團特別適于后聚合的交聯聚合反應。經實驗10mg熒光載體其用量0.4ml適宜。
(2)、修飾后的熒光載體溶于DMF根據熒光載體對DMF的溶解性可以適當的控制熒光載體和DMF的用量。經實驗10mg熒光載體溶于0.2mlDMF中最為適宜。
(3)、交聯劑此類物質通過同分子鏈發生交聯產生體型結構的大分子。可根據與熒光載體交聯的難易程度適當增加和減少交聯劑的用量。經實驗10mg一般熒光載體其用量為0.15ml適宜。
(4)、丙烯酰胺增強膜溶液的水溶性。經實驗10mg一般熒光載體其用量200mg適宜。
(5)、三乙醇胺增強膜溶液的穩定性。經實驗10mg一般熒光載體其用量為0.2ml適宜。
(6)光敏劑此類物質能吸收紫外光輻射，并把光的能量傳遞給反應物，使反應物能夠發生化學反應。可根據熒光物質對紫外光的敏感性增加和減少光敏劑的用量。經實驗10mg一般熒光載體其用量為0.25ml適宜。
C、光極膜的制備移取0.1～0.2ml少量膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片或光纖放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射10～50分鐘，進行光聚合，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
本發明是基于熒光載體與膜基質單體的共聚來固定熒光載體先合成具有可供聚合的端基雙鍵的熒光載體，然后與膜基質單體共聚在光纖或玻片上。在光化學傳感器的應用中，最常用的光傳遞方式就是通過光纖來傳遞光信號，用帶有端基雙鍵的硅烷化試劑處理玻片或光纖，而后將熒光載體和基質單體通過熱聚合或光聚合在光纖或玻片表面，這樣可以制得機械性能好、直徑低至微米的光化學傳感器，這樣小的傳感器可以直接插入細胞中進行物質的測定。
本發明與已有的技術相比具有以下優點和效果與傳統的包埋法、電價固定方法相比具有熒光載體幾乎不流失、光極膜壽命長及機械性能好等優點。與熒光載體鍵合在聚合膜或固體基質上這種方法相比，熒光載體與膜基質單體共聚更具有優越性，后者操作更加方便，具有響應時間短，穩定性和重現性好等優點。
具體實施例方式
實施例1一種以N-丙基-4-(N-甲基丙烯酰基氧乙基)氨基-1，8-萘酰亞胺(PMEAN)為熒光載體的固定方法，其步驟為
(1)、熒光載體合成A、4-溴-1，8-萘酰亞胺2.5g加入80ml乙醇中，再加入2.2ml的正丙胺，回流2小時，冷卻過濾，水洗，120℃干燥，得淡黃色固體(I)2.71g(產率94.0％)。
B.將2.24g化合物(I)，10ml的乙醇胺和0.6g CuSO4·5H2O加入50ml的乙二醇單甲醚中，回流2小時。反應混合物冷卻后，倒入200ml水中，出現黃色沉淀，過濾，水洗，120℃干燥，得1.96g黃色固體(II)，產率為93.3％。
C、將化合物(II)1.80g溶于60ml無水四氫呋喃中，加入0.80ml三乙胺。在劇烈攪拌下滴加0.6ml甲基丙烯酰氯，滴完后，在室溫下繼續攪拌反應4小時。反應結束后，過濾除去生成的沉淀，減壓蒸去溶劑，得到黃褐色固體。過硅膠柱(洗脫液丁酮∶三氯甲烷，V/V＝3/4)，最后得黃色固體(PMEAM)1.60g，產率72.6％。熔點156～157℃。質譜基峰182，M+366。
(2)、玻片硅烷化將普通玻片(直徑13mm)用K2CrO7洗液浸泡40分鐘，依次浸在3％HF，10％H2O2中各20分鐘，用二次蒸餾水沖洗干凈后將玻片浸入TSPM溶液3小時，再用二次蒸餾水沖洗，室溫干燥；(3)、膜溶液的制備0.4ml甲基丙烯酸-β-羥丙酯，10mg PMEAM溶于0.2ml DMF中，0.15ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.2ml三乙醇胺，0.3ml滴光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.15ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射50分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用用PMEAN熒光載體制作的苦味酸熒光光纖傳感器測定藥片中磷酸氯奎的含量。最佳pH范圍為3.84～11.36，線性范圍9.80×10-7～1.96×10-4mol l-1，濃度為1×10-2mol l-1或1×10-3mol l-1的無機鹽和有機物不干擾測定，水樣中回收率的測定在96.1％～102.8％之間。用本發明傳感器測定的藥片中磷酸氯奎的平均含量和標準偏差分別為(71.70±0.94)％(n＝3)，與經典的標準測定方法非水滴定法所得到的結果(71.86±0.30)％(n＝3)很接近。
實施例2一種以N-烯丙基-4-(N-2′-羥乙基)氨基-1，8-萘酰亞胺(AHEAN)為熒光載體的固定方法，其步驟為(1)、熒光載體的合成由1，8-萘酰亞胺，烯丙基胺，乙醇胺通過以下兩步反應合成
(2)、玻片硅烷化同實施例1(3)、膜溶液的配置0.4ml甲基丙烯酸-β-羥丙酯，10mg AHEAN溶于0.2ml DMF中，0.2ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.2ml三乙醇胺，0.3ml光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.2ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射30分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用以熒光載體AHEAN制作的呋喃妥因傳感器在1.00×10-6-2.00×10-4和2.00×10-4-1.00×10-3mol l-1時存在定量關系，適宜的pH范圍為7.54～11.76，本發明制作的傳感器測定藥片中呋喃妥因含量的平均值和標準偏差為(47.85±0.80)％(n＝3)，與經典中的標準方法分光光度法測定的結果(47.90±0.28)％(n＝3)一致。尿樣中呋喃妥因的回收率在96％～105％之間。
測定5.00×10-5，1.00×10-4，2.00×10-4mol l-1的呋喃妥因溶液及pH＝8.36的空白B-R緩沖液[用一定量相同濃度(0.4mol l-1)的磷酸、醋酸和硼酸來制備，并用0.2mol l-1氫氧化鈉調到所需要的pH值]的熒光強度。對呋喃妥因溶液7次重復測定的熒光強度置信區間分別是182.7±0.8，166.8±0.6，和145.7±0.5(95％置信度，空白溶液熒光強度的置信區間是202.5±3(n＝22，p＝0.95)。具有較好的重現性和可逆性，見圖1。
實施例3一種以N-烯丙基-4-哌嗪基-1，8-萘酰亞胺(APN)為熒光載體的固定方法，其步驟為(1)、熒光載體的合成由通過1，8-萘酰亞胺，烯丙基胺，無水哌嗪通過以下兩步反應合成
(2)、玻片硅烷化同實施例1(3)、膜溶液的配置0.4ml甲基丙烯酸羥乙酯，10mg APN溶于0.4ml DMF中，0.2ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.2ml三乙醇胺，0.25ml光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.1ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射30分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用用于測定pH范圍4～10之間的樣品的pH值。用NaCl來控制離子強度，濃度在0.3～1mol l-1之間時，熒光強度穩定。傳感器對氫離子有良好的選擇性，常見的無機離子和一些可能共存的有機物不干擾測定，對三個天然水樣pH值的測定，結果與用玻璃電極所測的一致，見表1。
表1
對pH為8.00，6.50和4.50的B-R緩沖溶液連續進行5次循環測量，5次測定熒光強度的平均值和置信區間分別為44.9±0.7，74.5±0.4，114.0±0.8(p＝0.95)。而pH為12.00的B-R緩沖液熒光強度的平均值和置信區間是27.7±0.1(n＝16，p＝0.95)。重現性和可逆性比較好，見圖2。
實施例4
一種以N-烯丙基-4-(4’-甲基哌嗪基)-1，8-萘酰亞胺(AMPN)為熒光載體的固定方法，其步驟為(1)、熒光載體的合成由1，8-萘酰亞胺，烯丙基胺，無水哌嗪，多聚甲醛通過以下三步反應合成 (2)、玻片硅烷化同實施例1(3)、膜溶液的配置0.4ml甲基丙烯酸-β-羥丙酯，12mg AMPN溶于0.4ml DMF中，0.25ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.25ml三乙醇胺，0.3ml光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.2ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射25分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用本發明傳感器不受離子強度的影響，線性范圍pH4.5～9.0，可以應用于尿樣pH的測定。
實施例5一種以N-甲基丙烯酰氧乙基-苯并硫雜蔥-3，4-二甲酞亞胺為熒光載體的固定方法，其步驟為(1)、熒光載體的合成由1，8-萘酰亞胺，乙醇胺，鄰氨基硫酚，亞硝酸鈉，甲基丙烯酰氯通過以下四步反應合成 (2)、玻片硅烷化同實施例1(3)、膜溶液的配制0.4ml甲基丙烯酸-β-羥丙酯，8mg N-甲基丙烯酰氧乙基-苯并硫雜蔥-3，4-二甲酞亞胺溶于0.2ml DMF中，0.15ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.2ml三乙醇胺，0.3ml光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.2ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射10分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用用于測定丙酮中0～25％(v/v)的水含量，具有較好的重現性、可逆性和穩定性。
實施例6一種以mes-四(4-烯丙氧基苯基)卟啉為熒光載體的固定方法(1)、熒光載體的合成由對羥基苯甲醛，吡咯、丙酸混合液，溴丙烯通過以下兩步反應合成 (2)、玻片硅烷化同實施例1(3)、膜溶液的配置0.4ml甲基丙烯酸-β-羥丙酯，10mg mes-四(4-烯丙氧基苯基)卟啉溶于0.3ml DMF中，0.20ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.25ml三乙醇胺，0.3ml光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.15ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射30分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用用mes-四(4-烯丙氧基苯基)卟啉制成共價固定卟啉的光化學傳感器，測定pH1.5～5.0范圍內溶液的pH值，適宜的離子強度范圍為0.1～0.8mol 1-1NaCl，Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cu2+，Cl-1，SO42-，NO3-離子濃度小于1×10-3時，不干擾pH值的測定。測定三個不同PH值的人工合成水樣，與玻璃電極法對照，結果沒有顯著性差別，見表2。
表2
實施例7一種以N-烯丙基咔唑為熒光載體的固定方法，其步驟為(1)、熒光載體的合成由咔唑和溴丙烯通過以下一步反應合成
(2)、玻片硅烷化同實施例1(3)、膜溶液的配置0.4ml甲基丙烯酸羥乙酯，15mg N-烯丙基咔唑溶于0.4ml DMF中，0.25ml交聯劑，200mg丙烯酰胺，0.25ml三乙醇胺，0.3ml光敏劑，混合溶解。
(4)、光極膜的制備移取0.2ml膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片放置在小液滴上，在波長為254nm紫外燈下照射50分鐘，用水沖洗除去未反應的物質，室溫干燥備用。
(5)、應用N-烯丙基咔唑的熒光傳感器測定強力霉素含量，線性范圍是6.0×10-7～2.0×10-4mol l-1和2.0×10-4～2.0×10-3mol l-1。在最佳pH值9.0時，測定強力霉素藥片中強力霉素的含量，結果與經典方法分光光度法一致，見表3.。
表3
權利要求
1.一種熒光載體的固定方法，包括玻片或光纖的硅烷化，膜溶液的配制及光極膜的制備，其特征在于1)、膜溶液的配制將0.2～0.6ml甲基丙烯酸-β-羥丙脂或甲基丙烯酸羥乙酯，溶于0.2～0.4ml N，N-二甲基甲酰胺的經修飾端基雙鍵的熒光載體5～15mg，交聯劑三乙氧基三甲基丙烯酸酯0.10～0.25ml，丙烯酰胺150～250mg，三乙醇胺0.15～0.25ml和光敏劑0.2～0.3ml混合溶解而成；2)、光極膜的制備移取0.1～0.2ml上述配制的膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化的玻片或光纖放置在膜溶液的小液滴上，在波長254nm的紫外光下照射10～50分鐘，光聚合后用水沖洗除去未反應的物質；室溫干燥備用。
全文摘要
本發明公開了一種熒光載體的固定方法。由甲基丙烯酸－β－羥丙酯或甲基丙烯酸羥乙酯，溶于N，N－二甲基甲酰胺(DMF)中修飾后的熒光載體，三乙氧基三甲基丙烯酸酯(交聯劑)，丙烯酰胺，三乙醇胺和光敏劑混合溶解制成膜溶液；移取少量膜溶液于干凈的聚四氟乙烯板上，將硅烷化后的玻片或光纖頭放置在小液滴上，經光聚合制成光極膜；這種方法固定熒光載體使傳感器具有靈敏度高，可逆性、重現性好，壽命長，對光穩定等優點。
文檔編號C09K11/02GK1884431SQ20061003168
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者牛承崗, 秦品珠, 曾光明, 湯琳 申請人:湖南大學