熒光探針的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料科學領域，特別涉及對有機磷農藥檢測的SrAl2B2O7: Eu3+熒光探針的制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，在對農藥的檢測和相關的熒光探針的研究方面已經引起了社會研究機構廣泛的關注和興趣，并取得了一些富有成效的成果。特定農藥的實驗室檢測已經通過波譜法、色譜法和酶抑制法等的方法被廣泛的應用。這些傳統的分析技術能夠滿足分析中的基本要求，如選擇性，可靠性，準確性和可重復性，但是這些檢測方法是昂貴的、耗時的和繁瑣笨重的，因為檢測中樣品必須是脫離檢測現場送往實驗室去分析，不能夠做到實時實地的檢測。綜上所述，有必要尋求一種能夠快速和便捷的檢測有機磷農藥的方法。因此，為了解決農藥檢測的問題，迫切地需要熒光探針能夠為目標分析物有機磷農藥分子提供一種高選擇性、高靈敏、快速響應、低成本和原位檢測。
[0003]目前，我國殺蟲劑占農藥總產量占75%左右，其中有機磷類殺蟲劑(Organophosphorus pesticides，簡稱OPs)產量占70%。隨著高毒農藥的禁用，以前廣泛使用的甲胺磷等高毒品種逐漸被毒死蜱、甲基毒死蜱等中低毒品種取代。毒死蜱又名樂斯本或氯吡磷，具有觸殺、胃毒和熏蒸作用，能較好的防治多種作物的地上和地下害蟲，是取代高毒有機磷殺蟲劑的理想品種之一。但是毒死蜱如果在植物體內殘留量過多，也會對人體產生危害。毒死蜱的毒性取決于暴露劑量和目標易感性。當其代謝產物的濃度可以抑制乙酰膽堿酯酶，阻止乙酰膽堿的降解，使神經遞質在神經突觸累積，會導致持久的受體刺激和與組織生物水平功能變化相關的信號通路改變。急性毒性多累及呼吸系統、心血管和胃腸道，而血液、肝臟、腎臟、皮膚刺激和免疫系統反應較少或者未被觀察到。而高劑量OPs引發慢性中毒主要為神經精神改變、自主神經功能障礙及記憶、語言、視覺注意力等認知功能阻礙。隨著高毒高殘留農藥在農業生產中的全面禁止，高效中毒的廣譜殺蟲劑毒死蜱被廣泛的使用。
[0004]毒死蜱可以通過食物鏈的富集作用轉移至人體，對人體具有潛在致癌作用，一直是環境和食品中農藥殘留檢測的重要指標。研究發現，由于毒死蜱農藥使用范圍廣，用量基數大，盡管其殘留的超標率并不尚，但事實上卻是目如疏采等農廣品檢測中檢出率最尚的農藥之一。現行國家和行業標準中對毒死蚌的檢測多采用液液萃取一氣相色譜法，步驟繁瑣、有機試劑用量大、易造成環境污染。此外，食品和環境基質組分復雜，痕量指定成分容易被掩蔽，也為檢測工作增添了巨大的障礙。
[0005]在新型的檢測技術中分子印記技術是通過模板分子(目標分子)與功能單體以共價鍵或非共價鍵相互作用，將模板分子固定在交聯的聚合物網絡中，模板分子的除去，留下與模板分子的形狀和功能相匹配的孔洞，從而在合成材料中創造出具有高親和力和高選擇性的分子識別位點(人工抗體)(Wulff，G.Chem.Rev., 2002，102，1.；ffulff, G.Angev.Chem.1nt.Ed.1995, 34, 1812.；Haupt, K.; Mosbach, K..Chem.Rev.2000,100, 2495.；Zimmerman, S.C.; Lemcoff, N.G.Chem.Commun.2004, 5.)。 早在1972年ffulff研究小組首先成功制備出了分子印記聚合物(Molecularly imprintedpolymers, MIPs)其研究主要集中在預組裝聚合物合成上，其原理是使模板分子和功能單體通過可逆共價鍵形成復合物后再交聯聚合(Wulff G，Sarhan A.Use of polymerswith enzyme-analogous structures for the resolut1n of racemates.Angev.Chem.1nt.Ed.1972, 77,341.)D預組裝聚合物合成優點是專一性好和選擇性強。但有其致命的弱點，制備過程復雜，反應條件苛刻，對模板分子有較大的限制，功能單體和模板分子選擇范圍小、響應速度慢和模板分子難于完全去除，而且所制備的聚合物在制備和識別過程中對模板分子的響應慢等缺點，因此發展較慢。1980年后自組裝聚合物開始合成，特別是在1993年Mosbach有關非共價分子印記聚合物合成的報道使分子印記技術更加充滿了活力(Norrlow 0, Glad M, Mosbach K.Acrylic polymer preparat1n containingrecognit1n sites on obtained by imprinting with substrates.Chromatography,1984，299, 29.)。在此方法中，模板分子可通過多種非共價鍵作用(包括氫鍵、金屬鍵、靜電力、疏水力和范德華力等)與功能單體結合，制備簡單，適用范圍廣，所制備的聚合物具有可與天然抗體相媲美的識別性能，分子印記技術便成為國內外的研究熱點。
[0006]分子印記材料要真正應用到實際樣品中痕量農藥殘留組分選擇性的分離、快速的富集，并以敏感的光學信號輸出，分子印記材料應該具備對目標分子具有高親和力，快速結合動力學，能夠后功能化以及一致材料形態等要求。但是，目前通過傳統方法制得的印記聚合物在分子識別實際應用中面臨許多需要克服的難點，概括起來可分為以下幾個方面:(1)由于分子印記聚合物的交聯密度高，處于交聯網絡內部的模板分子無法完全除去(Markowitz, M.A.; Kust, P.R.; Deng, G.; Schoen, P.E.; Gaber, B.P.Langmuii^QQQ, 16,.1759.；Rao, M.S.; Dave, B.C.J.Am.Chem.Soc.1998, 120,13270.);(2)由于有效位點的數量小，對目標分子的親和力小;(3)目標分子很難擴散進入網絡內部的印記點，所以對目標分子的結合動力學慢;(4)分子印記聚合物通常是無規則形狀的材料，與傳感器件的兼容性差。因此，傳統方法合成出來的分子印記聚合物常常表現高選擇性、低的結合容量和差的位點可接近性以及慢的結合動力學特點，鑒于此合成高選擇性、結合容量高、位點容易接近和結合動力學速度快的并具有規則形貌的分子印記聚合物材料一直是人們追求的目標(Hayden, 0.; Mann, K.J.; Krassnig, S.; Dickert, F.L.Angev.Chem.1nt.Ed.2006, 45, 2626 ；Schmidt, R.H.; Mosbach, K.; Haupt, K.Adv.Mater.2004, 16, 719.)。
[0007]吉林大學的白文在其碩士畢業論文《分子印記技術在有機磷農藥毒死蜂檢測中的應用研究》中以毒死蜱為模板分子，以甲基丙烯酸為功能單體，以乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯劑，以偶氮二異丁腈為引發劑，分別采用本體聚合法和沉淀聚合法制備毒死蜱分子印記微球，實現了分子印記固相萃取技術和傳感器技術在毒死蜱農藥檢測中的應用。這種傳統的分子印記技術僅是解決了對目標分析物毒死蜱分子的選擇性問題，而沒有解決目標分析物毒死蜱分子進入識別位點后敏感的信號輸出問題。
[0008]在敏感信號輸出方面，焚光分子是對目標分析物的高靈敏響應的理想材料。在各種信號傳感器中，基于熒光“關”或熒光“開”機理的光學可尋址傳感器已經被證明是研究者在許多挑戰的環境中所期盼對各種小分子目標分析物檢測的方法，由于該檢測方法的高信號輸出和可靠的檢測結果。熒光“開”機理的化學傳感器對有機磷農藥毒死蜱用熒光方法檢測是極其有利的。受光照射后激發態稀土離子會發生能級躍迀，導致了光致發光，這種熒光增強依賴于配體能量轉化的大小。國家納米科學中心的梁興杰等人公開了發明專利“一種熒光分子探針及其制備方法和應用(CN201410231022.9)”，該發明專利中的熒光分子探針，具有親水多肽能夠提高熒光分子探針在水溶液中的溶解性和穩定性，疏水烷基鏈能夠嵌入細胞膜，受限發光基團只在受限條件下發射熒光，可用于細胞膜標記的熒光分子探針。這種技術解決的是熒光信號敏感輸出問題，沒有解決對目標分析物選擇性識別問題，因此，合成高選擇性，高敏感信號輸出熒光探針是科學工作者不斷地追求目標。
[0009]在實用的發光材料中，稀土離子摻雜的無機發光材料的應用是最廣泛的。無機發光材料通常包括稀土離子和過渡金屬離子摻雜的各種金屬氧化物、金屬硫化物、復合氧化物和無機鹽等。近年來稀土發光材料正逐漸取代非稀土發光材料被廣泛地應用在顯示、照明、信息存貯放大以及醫學診斷等各個領域，在國民經濟和人們日常生活中起著不可取代的作用。稀土發光材料的研究也成為發光材料研究的重點和前沿。其的優點是轉換率高，發射波長從紫外、可見直到紅外各種波長的光，且物理化學性質穩定。同時稀土離子對光的吸收發生在內層4f電子的不同能級之間的躍迀，產生吸收光譜譜線很窄，因此呈現出的顏色鮮艷純正。用稀土離子摻雜制備的具有特殊物理和化學性質的熒光粒子，在光子晶體，催化劑，診斷學和藥理學上的應用潛能而引起了研究者的廣泛興趣。目前已使用鋱、銪、鏑等稀土離子摻雜金屬氧化物、金屬硫化物、復合氧化物和無機鹽等合成焚光粒子。因為它們能夠提供較明亮的發光性能，較高的清晰度，較低的光散射，通過改變稀土離子的摻雜量可以改變熒光粒子的物理特性。
[0010]近年來，國內外學者對稀土離子的研究越來越感興趣，尤其是金屬銪，浙江大學國家重點化工實驗室徐存進課題組合成了含有Eu3+離子的噻吩甲酰三氟丙酮5-丙烯酰胺基-1，10-鄰菲羅啉螯合物，樣品在常溫、紫外光下發出強的紅光，主要是Eu3+離子的5DO — 7F2的躍迀，并通過分析此螯合物的紫外光譜、發光壽命、量子產率得出稀土元素銪適合用作理想的信號傳導材料(Acta Part兒2011，<5% 159.)。早在1999年，Amanda L.Jenkins等人就以檢測水中非水解的有機磷農藥分子為目標，以苯甲酸乙烯為交聯分子，以苯甲酸乙烯為功能單體，在PH = 9~10的環境下，合成印記聚合物。Eu3+離子作為信號傳導元素被引入聚合物。實驗結果顯示了 Eu3+離子的加入不僅可以使光