專利名稱：基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器、其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于環糊精傳感器的領域，涉及一種基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器及其制備方法和應用。它是利用溫敏環糊精對染料分子可逆包結和釋放的特性，通過環糊精與染料復合物的顏色或熒光性能的變化來實現對溫度的感應，從而可應用于環境監測、疾病診斷及智能顯示等領域。
背景技術：
近年來，基于環糊精的光學傳感器受到了廣泛的關注。它主要是基于環糊精的主客體識別性質，通過傳感體系的吸收光譜或者熒光作為輸出信號來對目標物進行檢測，具有快速、準確、低成本以及選擇性好的特點。環糊精(Cyclodextrins,CDs)是由D(+)_卩比喃葡萄糖單元通過α -1, 4-苷鍵首尾相連而成的大環化合物，其整個分子呈現為截頂圓錐狀腔體結構，具有疏水的空腔和親水的外壁，能與各類有機小分子、離子或聚合物等形成主客體包結絡合物，且不同尺寸大小的環糊精對不同客體分子具有選擇識別性。同時，環糊精作為半天然產物，其制備比較簡單，具有良好的生物相容性和可降解性。這些獨特的性質使得基于環糊精的光學傳感器(包括比色和熒光探針)具有許多特色:
(1)水溶性探針，能在水相中對目標物進行檢測；
(2)具有較高的絡合效率和選擇識別性；
(3)探針結構的可設計性較好，可識別分子的種類較多；
(4)生物相容性普遍較好；
(5)以非共價鍵的形式結合，合成難度較低且可重復使用等。Ueno等在環糊精傳感器領域做了很多開創性的研究(Ueno, A.; Minato, S.;Osaj T.Anal.Chem.1992，64, 1154.; Uenoj A.; Kuwabaraj T.; Nakamura, A.; Todaj
F.Naturel992, 356, 136.)，主要是將各類熒光色團或染料分子接枝到環糊精上，通過環糊精對客體分子的識別來調節染料的光學性質，如熒光或顏色等，從而制得一類對特定目標物響應的熒光或比色探針。Reinhoudt等采用稀土金屬離子與配體的復合物修飾環糊精，制得了一類高效的突光探針(Michels, J.J.; Huskens, J.; Reinhoudt, D.N.J.Am.Chem.Soc.2002, 124, 2056.)。劉育等制備了一系列基于環糊精寡聚體的熒光感應器，并將其應用于生物體內的離子檢測和生物成像(Liu, Y.; Song, Y.; Chen, Y.; Li, X.Q.;Ding, F.; Zhongj R.Q.Chem.Eur.J.2004，10, 3685.; Chen, Y.; Liuj Y.Chem.Soc.Rev.2010, 39, 495.)。此后，一系列基于環糊精的超分子組裝體、環糊精修飾共軛聚合物及無機納米粒子的光化學傳感器相繼得以報道，這大大推動了光化學傳感器領域的發展，也使得環糊精在該領域中占據了越來越重要的位置。盡管如此，目前報道的環糊精傳感器只能進行化學檢測，不能進行物理檢測，如探測溫度，壓力等。這主要是由于所采用的環糊精本身缺乏對外界物理作用，如溫度、電場或磁場等的刺激響應性，它只充當一個超分子主體部分，因而只會對特定的化學物質產生感應。
發明內容
為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的缺陷，提供一種基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器，采用溫敏環糊精為主體分子，通過其與不同的染料客體分子進行復合，構筑一系列性能優異的比色和熒光溫度傳感器，利用溫敏環糊精對染料分子可逆包結和釋放的特性，通過環糊精與染料復合物的顏色或熒光性能的變化來實現對溫度的感應，使本發明光化學傳感器應用于環境監測、疾病診斷及智能顯示等領域。為了實現以上發明目的，本發明采用下述技術方案:
一種基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器，其敏感元件是溫敏環糊精和染料分子在水相中復合形成的光化學特征溶液，其中，溫敏環糊精為烷氧醚改性環糊精衍生物，染料分子為具有溶致變色的染料客體分子，溫敏環糊精在其相變溫度以下能有效地包結染料分子，在相變溫度以上又能釋放染料分子，從而使得染料分子所處的微環境在相變溫度上下發生變化，其吸光或發光特征發生突變，即利用溫敏環糊精對染料分子可逆包結和釋放的特性，通過光化學特征溶液的顏色或熒光的變化來實現對溫度的感應。作為本發明優選的技術方案，上述溫敏環糊精的化學結構式如下:
權利要求
1.一種基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器，其特征在于:傳感器的敏感元件是溫敏環糊精和染料分子在水相中復合形成的光化學特征溶液，其中，溫敏環糊精為烷氧醚改性環糊精衍生物，染料物質分子為具有溶致變色的染料客體分子，溫敏環糊精在其相變溫度以下能有效地包結染料分子，在相變溫度以上又能釋放染料分子，從而使得染料分子所處的微環境在相變溫度上下發生變化，其吸光或發光特征發生突變，即利用溫敏環糊精對染料分子可逆包結和釋放的特性，通過光化學特征溶液的顏色或熒光的變化來實現對溫度的感應。
2.根據權利要求1所述的基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器，其特征在于: a.所述溫敏環糊精的化學結構式如下:
3.一種權利要求1 2中任意一項所述的基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器的制備方法，其特征在于:光化學特征溶液是由溫敏環糊精和染料物質直接在水相中混合而制得。
4.根據權利要求3所述的基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器的制備方法，其特征在于:在室溫下，將溫敏環糊精和染料物質溶于水中，去除未溶物質，即得到光化學特征溶液。
5.一種權利要求1 2中任意一項所述的基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器的應用，其特征在于:探測溫度區間為23 oC 6全文摘要
本發明公開了一種基于溫敏環糊精的光學溫度傳感器、其制備方法及應用，其敏感元件是溫敏環糊精和染料分子在水相中復合形成的光化學特征溶液，溫敏環糊精在其相變溫度以下能有效地包結染料分子，在相變溫度以上又能釋放染料分子，從而使得染料分子所處的微環境在相變溫度上下發生變化，其吸光或發光特征發生突變，即利用溫敏環糊精對染料分子可逆包結和釋放的特性，通過光化學特征溶液的顏色或熒光的變化來實現對溫度的感應。與其它的溫度傳感器相比，本發明光學溫度傳感器具有制備簡單，選擇靈活和檢測靈敏等優勢，有望應用于環境監測、疾病診斷及智能顯示等領域。
文檔編號C09B67/44GK103175625SQ20131005856
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月25日 優先權日2013年2月25日
發明者張阿方, 閆家濤, 喬瀟, 王玨, 李文, 劉坤, 張修強, 毛瓊琴 申請人:上海大學