專利名稱：一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域和分析化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅、汞、鉛等一系列重金屬被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)流程(如采礦、化工、電子等行業(yè)) 中，它們大都最終轉(zhuǎn)化成為陽離子而被排放到自然界。這些重金屬離子可以通過食物鏈在生物組織里富集起來，從而對(duì)人和自然界造成巨大的危害。因此，除了不斷努力地采取各項(xiàng)嚴(yán)格的措施以減小重金屬離子在環(huán)境中的排放外，如何快捷、有效地實(shí)時(shí)實(shí)地檢測(cè)這些重金屬離子對(duì)于生物化學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及醫(yī)學(xué)等都有著重大的意義。而目前重金屬離子的檢測(cè)技術(shù)有原子吸收光譜法，原子吸收光度法，質(zhì)譜，分光光度法等，這些技術(shù)存在以下問題: 需要配制大型的儀器設(shè)備和專門的技術(shù)人員、操作復(fù)雜、檢測(cè)成本大，同時(shí)很難進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)地的檢測(cè)。
近年來，用于重金屬檢測(cè)的試紙有了較大發(fā)展，但絕大多數(shù)試紙都是利用無機(jī)或有機(jī)小分子的顯色反應(yīng)來檢測(cè)重金屬離子，其試紙的制作方法也都采用傳統(tǒng)的浸泡法，如中國專利“汞離子檢測(cè)試劑盒和試紙及其制備方法與應(yīng)用”就公開了一種快速、簡(jiǎn)單檢測(cè)汞離子的試紙的制備方法，其專利號(hào)2009100766M. 1，公開號(hào)CN101477060A ；中國專利“一種銅離子檢測(cè)試紙及其制備方法”也公開了一種用于快速檢測(cè)銅離子的試紙的制備方法， 其專利號(hào)200910094252. 4，公開號(hào)CN101545867A，但凡此類檢測(cè)試紙同時(shí)存在如下不足 1、應(yīng)用的無機(jī)或有機(jī)小分子物質(zhì)不穩(wěn)定且易流失或遷移，且制備過程會(huì)應(yīng)用到大量有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境有一定的危害；2、采用浸泡法制備檢測(cè)試紙不但過程繁復(fù)而且原料上較為浪費(fèi)； 3、所制備的檢測(cè)試紙都只有單一的檢測(cè)效果，無法實(shí)現(xiàn)一張?jiān)嚰埬芡瑫r(shí)對(duì)多種重金屬離子具有檢測(cè)的效果。
為此我們提出了一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法，該方法可制備一種穩(wěn)定的，綠色環(huán)保的，具有能選擇性檢測(cè)一種甚至能同時(shí)檢測(cè)多種重金屬離子的檢測(cè)傳感試紙，并且對(duì)制備的相關(guān)試紙做了應(yīng)用嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以雙親性大分子樹脂作為分散劑，將對(duì)重金屬離子有選擇性可見光顯色響應(yīng)的探針分子調(diào)制成適于噴墨打印的智能型墨水——該墨水為具有選擇性檢測(cè)重金屬離子的功能，然后將智能型墨水裝入噴墨打印機(jī)的墨盒中，利用噴墨打印技術(shù)噴印到試紙的特定位置上形成檢測(cè)區(qū)域和一定的文字圖案，制備對(duì)重金屬離子具有檢測(cè)功能的檢測(cè)傳感試紙。
本發(fā)明所述的含有能檢測(cè)特定重金屬離子探針的智能型墨水其特征在于每種墨水要求黏度低于20cp，表面張力在^mN/m-350mN/m之間，粒子粒徑小于300nm，每種墨水都只對(duì)單一的目標(biāo)重金屬離子有檢測(cè)效果，且所述智能型墨水具體包括如下部分(1)具有能選擇性檢測(cè)特定重金屬離子的小分子探針，該類結(jié)構(gòu)的摩爾濃度在0. l-5mM ； (2)雙親性大分子樹脂，作為探針的分散劑該類成分的質(zhì)量濃度在最后在2-5mg/mL ； (3)緩沖溶液，HEPES-NaOH緩沖液或1Tris-HCl緩沖液，所加緩沖液濃度在10_20mM，最終墨水pH值在 6. 5-10之間；(4)溶劑，有機(jī)溶劑與水的共溶劑；
所述能檢測(cè)特定重金屬離子的探針是指能和目標(biāo)重金屬離子發(fā)生配位或化學(xué)反應(yīng)而顯色的化合物，要求具有一定的穩(wěn)定性，對(duì)目標(biāo)重金屬離子有良好的顯色效果(顯色明顯、顯色時(shí)間短，Imin以內(nèi))、特定的選擇性(檢測(cè)時(shí)對(duì)目標(biāo)離子具有良好的顯色效果而對(duì)其他離子基本無顯色效果)，以及較高的敏感性，具體可選用a類羅丹明類衍生物作為相關(guān)探針，通式如下
權(quán)利要求
1.一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用， 其特征在于以雙親性大分子樹脂作為分散劑，將對(duì)重金屬離子有選擇性可見光顯色響應(yīng)的探針分子調(diào)制成適于噴墨打印的智能型墨水——該墨水為具有選擇性檢測(cè)特定重金屬離子的功能，然后將智能型墨水裝入噴墨打印機(jī)的墨盒中，利用噴墨打印技術(shù)噴印到試紙的特定位置上形成檢測(cè)區(qū)域和一定的文字圖案，制備對(duì)重金屬離子具有檢測(cè)功能的檢測(cè)傳感試紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的含有能檢測(cè)特定重金屬離子探針的智能型墨水其特征在于每種墨水要求黏度低于20cp，表面張力在^mN/m-350mN/m之間，粒子粒徑小于300nm， 每種墨水都只對(duì)單一的目標(biāo)重金屬離子有檢測(cè)效果(選擇性單一)，且所述智能型墨水具體包括如下部分(1)具有能選擇性檢測(cè)特定重金屬離子的小分子探針，該類結(jié)構(gòu)的摩爾濃度在0. l-5mM ； (2)雙親性大分子樹脂，該類結(jié)構(gòu)的質(zhì)量濃度在最后在2-5mg/mL，作為探針的分散劑；C3)緩沖溶液，HEPES-NaOH緩沖液或Tris-HCl緩沖液，所加緩沖液濃度在 10-20mM，最終墨水pH值在6. 5-10之間(4)溶劑，有機(jī)溶劑與水的共溶劑；所述能檢測(cè)特定重金屬離子的探針是指能和目標(biāo)重金屬離子發(fā)生配位或化學(xué)反應(yīng)而顯色的化合物，要求具有一定的穩(wěn)定性，對(duì)目標(biāo)重金屬離子有良好的顯色效果(顯色明顯、 顯色時(shí)間短，Imin以內(nèi))、特定的選擇性(檢測(cè)時(shí)對(duì)目標(biāo)離子具有良好的顯色效果而對(duì)其他離子基本無顯色效果)，以及較高的敏感性，具體可選用a類羅丹明類衍生物作為相關(guān)探針，通式如下
3.一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用， 其特征在于所制備的智能型墨水本身基本為無色溶液，所制備的檢測(cè)傳感試紙未使用前基本為原色試紙，使用后根據(jù)顯色區(qū)域，顯色色彩情況以及顯色強(qiáng)度可分別確定所檢測(cè)到重金屬離子的種類和濃度。
4.一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用， 其特征在于制備方法如下步驟一智能型墨水的制備根據(jù)權(quán)利要求2中所述調(diào)制能選擇性檢測(cè)特定重金屬離子的智能型墨水，最終每種智能型墨水中探針的摩爾濃度在0. l-5mM ；步驟二智能型墨水的裝配取步驟一制備的智能型墨水Ii1種(Il1種墨水中不存在多種墨水對(duì)同一種重金屬離子有選擇性響應(yīng)的可能)，所用分體式N色(N常見的有3，5，6)墨盒分別記為色彩1，色彩2，色彩N，任取其中n2個(gè)墨盒Oi2Ii1 ^ N)，使每個(gè)墨盒中只裝入一種智能型墨水，裝入量均為5-10mL，記錄每個(gè)墨盒所裝墨水所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)重金屬離子，其余墨盒保持空墨；步驟三噴印圖案的設(shè)計(jì)整個(gè)圖案分噴印區(qū)和非噴印區(qū)，整個(gè)噴印區(qū)分為113個(gè)(n3 = n2 =H1 ^ N)部分，為了使顯色區(qū)分明顯，每兩個(gè)噴印區(qū)間留有一定非噴印區(qū)作為間隔，每個(gè)噴印區(qū)將噴印圖案的色彩的設(shè)置為N色中的一種且不重復(fù)，具體色彩的設(shè)定與選用的墨盒色彩一一對(duì)應(yīng)(要求CMYK設(shè)置一致)，則噴印完成后每個(gè)噴印區(qū)有檢測(cè)特定目標(biāo)重金屬離子的能力(具體根據(jù)步驟二最后的記錄而定)；步驟四噴墨打印裝好墨盒，開啟電腦和噴墨打印機(jī)，裝紙?zhí)幯b好噴印基材，打印程序中調(diào)用設(shè)計(jì)的噴印圖案實(shí)行噴墨打印，噴印完成后將噴印的基材裁剪為試紙條，干燥密封避光保存。
5.一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用， 其特征在于所述方法以及所制備的相關(guān)檢測(cè)傳感試紙既可實(shí)現(xiàn)對(duì)單一重金屬離子的選擇性檢測(cè)，即制備時(shí)只噴印一種智能型墨水；也可實(shí)現(xiàn)一張?jiān)嚰埻瑫r(shí)對(duì)多種重金屬離子的檢測(cè)，即制備時(shí)同時(shí)噴印多種對(duì)不同重金屬離子有檢測(cè)響應(yīng)的智能型墨水，本專利中稱之為集成檢測(cè)傳感試紙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于噴墨打印技術(shù)制備重金屬離子檢測(cè)傳感試紙的方法及其相關(guān)試紙的應(yīng)用。本發(fā)明首先是以雙親性大分子樹脂作為分散劑，制備了含有能選擇性檢測(cè)特定重金屬離子的傳感基元的智能型墨水，利用噴墨打印技術(shù)將含有傳感基元的智能型墨水噴印到試紙的特定位置，達(dá)到在一張?jiān)嚰埳县?fù)載一種或同時(shí)集成負(fù)載多種不同重金屬離子的傳感基元，實(shí)現(xiàn)一張?jiān)嚰埬軝z測(cè)一種或同時(shí)檢測(cè)多種不同重金屬離子的目的。該種重金屬離子檢測(cè)傳感試紙制備簡(jiǎn)單、成本低廉、綠色環(huán)保；再者使用方便，通過肉眼可識(shí)別的色彩變化實(shí)現(xiàn)對(duì)同時(shí)水介質(zhì)中的一種或多種重金屬離子進(jìn)行直接、實(shí)時(shí)實(shí)地、特異的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/78GK102507548SQ20111030704
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者劉曉亞, 吳海強(qiáng), 姜思思, 王宇, 秦少輝, 羅靜, 費(fèi)小馬 申請(qǐng)人:江南大學(xué)