本發(fā)明屬于食品安全領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種基于羅丹明基重金屬離子固相熒光傳感器的制備及應(yīng)用，該固相熒光傳感器適用于重金屬離子快速檢測分析技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

重金屬廣泛地存在于自然界中，主要是指銅、汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等重元素。重金屬不能被生物降解，相反卻能在食物鏈的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后進(jìn)入人體。重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒，從而威脅人類的健康。因此，建立快速、高效的重金屬檢測方法在生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)科學(xué)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面都具有重要的意義。高效檢測方法的建立不僅有利于掌握重金屬傳播和遷移途徑與特征，而且可以為其造成的環(huán)境污染進(jìn)行評估和開展有效控制提供理論和技術(shù)上的保障。

目前，金屬離子常見的測定方法主要有：原子吸收法(aas)、分光光度法、高效液相色譜法(hplc)、發(fā)射光譜法(aes)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(icpms)、化學(xué)發(fā)光法、電化學(xué)法、熒光分析法等。這些方法各有優(yōu)缺點，例如：原子吸收法具有靈敏度高、選擇性好、受樣品中有機(jī)雜質(zhì)等的干擾小、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，但是儀器復(fù)雜，需要高溫原子化零部件、高能耗和高成本等。電感耦合等離子體質(zhì)譜法和高效液相色譜法所需儀器昂貴，樣品預(yù)處理過程復(fù)雜，操作比較繁瑣。化學(xué)發(fā)光法選擇性比較差，不適于低濃度生物樣品的測定。

固相熒光傳感器不僅制備方法簡單、價格便宜，使用方便，可快速檢測不同重金屬離子，而且利用edta將金屬離子絡(luò)合下來，實現(xiàn)固相熒光傳感器的重復(fù)利用，檢測方法具有靈敏度高、選擇性好、樣品用量少和環(huán)境友好等特點。

目前，應(yīng)用最廣泛的熒光微球是有機(jī)染料引入到聚苯乙烯中制備的微球。作為一種高量子產(chǎn)率的熒光分子，羅丹明常常被選作熒光母體用于金屬離子熒光分子探針的設(shè)計合成。羅丹明及其衍生物具有摩爾消光系數(shù)大、熒光量子產(chǎn)率高、相對長的激發(fā)波長(＞500nm)和發(fā)射波長等優(yōu)點，已被作為熒光分子探針廣泛用來檢測金屬離子。閉環(huán)結(jié)構(gòu)的羅丹明內(nèi)酰胺的摩爾吸光系數(shù)和熒光量子產(chǎn)率非常低，幾乎沒有熒光。當(dāng)識別基團(tuán)在羰基的協(xié)同作用下與某種重金屬離子發(fā)生作用時，可導(dǎo)致熒光分子的內(nèi)酰胺鍵斷裂，形成開環(huán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，從而實現(xiàn)對該離子的選擇性識別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種基于羅丹明基重金屬離子固相熒光傳感器的制備及應(yīng)用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

將氯乙酰氯微球、熒光分子探針和碳酸鈉加入反應(yīng)器，加入四氫呋喃和無水甲醇溶劑混合反應(yīng)，得到固相熒光傳感器。

附圖說明

圖1：固相熒光傳感器加入不同濃度重金屬離子的熒光光譜圖

圖2：固相熒光傳感器加入edta的熒光光譜圖

圖3：重復(fù)利用的固相熒光傳感器加入不同濃度重金屬離子的熒光光譜圖

圖4：重復(fù)利用的固相熒光傳感器加入edta的熒光光譜圖

圖5：固相熒光傳感器對多種金屬離子的選擇性識別(黑色表示固相熒光傳感器+多種金屬離子，紅色表示固相熒光傳感器+hg²⁺+多種金屬離子)

具體實施方式

下面通過實施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施范例范圍之中。

(1)制備熒光分子探針的方法：取羅丹明b，無水乙醇和水合肼或乙二胺或二乙烯三胺混合反應(yīng)，制得到熒光分子探針。

(2)制各氯乙酰氯微球的方法：將聚苯乙烯微球、?；噭┖痛呋瘎┌匆欢柋韧读?，加入溶劑二氯甲烷，通入氮氣，攪拌下常溫反應(yīng)，制得到氯乙酰氯聚苯乙烯微球。

(3)制備固相熒光傳感器的方法：將氯乙酰氯微球、熒光分子探針和碳酸鈉按一定摩爾比投料，再加入四氫呋喃和無水甲醇溶劑混合反應(yīng)，制得到固相傳感器。

實施例1

(1)熒光分子探針rb-1的合成

稱取羅丹明b，無水乙醇和水合肼(體積比為4∶1-10∶1)置于燒瓶中，80℃攪拌回流反應(yīng)。反應(yīng)液冷卻過夜，用乙酸乙酯和水萃取，過濾，旋蒸除乙酸乙酯，得到熒光分子探針rb-1。

(2)固相熒光傳感器rb-l1的合成

將氯乙酰氯微球、熒光分子探針rb-1和碳酸鈉按摩爾比1∶1-4∶0.5-1置于燒瓶中，加入四氫呋喃和無水甲醇的混合溶劑(體積比為1∶1-1∶3)，60℃-70℃攪拌加熱反應(yīng)，用甲醇洗滌數(shù)次，抽濾，索氏提取24h，溶劑為甲醇，水浴溫度70℃-80℃，真空干燥至恒重，得到固相傳感器rb-l1。

(3)應(yīng)用

稱取適量固相熒光傳感器，先向固相熒光傳感器中加入1ml乙腈，每次分別滴加5-10滴不同濃度金屬離子溶液，保證每次比色皿中溶液體積一定且金屬離子濃度增加。比色皿中金屬離子溶液濃度梯度逐漸增加，在激發(fā)波長543nm處，分別掃描不同濃度金屬離子下，固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜，實驗結(jié)果如圖1所示。

再分別加入10-15滴不同濃度的edta溶液，保證每次比色皿中溶液體積一定且edta濃度增加。比色皿中edta溶液濃度梯度逐漸增加，在激發(fā)波長543nm處，掃描固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜圖，實驗結(jié)果如圖2所示。

用乙腈洗滌上述絡(luò)合過金屬離子的固相熒光傳感器數(shù)次，重復(fù)第一步，在激發(fā)波長543nm處，分別掃描不同濃度金屬離子下，固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜，實驗結(jié)果如圖3所示。

向上述重復(fù)利用的固相熒光傳感器中滴加edta，再次絡(luò)合固相熒光傳感器上的金屬離子，重復(fù)第二步，在激發(fā)波長543nm處，掃描固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜圖，實驗結(jié)果如圖4所示。

實施例2

(1)熒光分子探針rb-2的合成

取羅丹明b，無水乙醇和乙二胺(體積比為4∶1-8∶1)置于燒瓶中，75℃-80℃攪拌回流反應(yīng)。反應(yīng)液冷卻過夜，用乙酸乙酯和水萃取，過濾，旋蒸除乙酸乙酯，得到熒光分子探針rb-2。

(2)固相熒光傳感器rb-l2的合成

將氯乙酰氯微球、熒光分子探針rb-2和碳酸鈉按摩爾比1∶1-3∶0.5-1置于燒瓶中，加入四氫呋喃和無水甲醇的混合溶劑(體積比為1∶1-1∶3)，60℃-70℃攪拌加熱反應(yīng)，用甲醇洗滌數(shù)次，抽濾，索氏提取24h，溶劑為甲醇，水浴溫度70℃-80℃，真空干燥至恒重，得到固相傳感器rb-l2。

(3)應(yīng)用

稱取適量固相熒光傳感器，先向固相熒光傳感器中加入1ml乙腈，每次分別滴加5-10滴不同濃度的金屬離子溶液，保證每次比色皿中溶液體積一定且金屬離子濃度增加。比色皿中金屬離子溶液濃度梯度逐漸增加，在激發(fā)波長543nm處，分別掃描不同濃度金屬離子下，固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜，實驗結(jié)果同實施例1。

再分別加入10-15滴不同濃度的edta溶液，保證每次比色皿中溶液體積一定且edta濃度增加。比色皿中edta溶液濃度梯度逐漸增加，在激發(fā)波長543nm處，掃描固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜圖，實驗結(jié)果同實施例1。

用乙腈洗滌上述絡(luò)合過金屬離子的固相熒光傳感器數(shù)次，重復(fù)第一步，在激發(fā)波長543nm處，分別掃描不同濃度金屬離子下，固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜，實驗結(jié)果同實施例1。

向上述重復(fù)利用的固相熒光傳感器中滴加edta，再次絡(luò)合固相熒光傳感器上的金屬離子，重復(fù)第二步，在激發(fā)波長543nm處，掃描固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜圖，實驗結(jié)果同實施例1。

實施例3

(1)熒光分子探針rb-3的合成

取羅丹明b，無水乙醇和二乙烯三胺(體積比為4∶1-6∶1)置于燒瓶中，75℃-80℃攪拌回流反應(yīng)。反應(yīng)液冷卻過夜，用乙酸乙酯和水萃取，過濾，旋蒸除乙酸乙酯，得到熒光分子探針rb-3。

(2)固相熒光傳感器rb-l3的合成

將氯乙酰氯微球、熒光分子探針rb-3和碳酸鈉按摩爾比1∶1-5∶0.6-1置于燒瓶中，加入四氫呋喃和無水甲醇的混合溶劑(體積比為1∶1-1∶4)，60℃-70℃攪拌加熱反應(yīng)，用甲醇洗滌數(shù)次，抽濾，索氏提取24h，溶劑為甲醇，水浴溫度70℃-80℃，真空干燥至恒重，得到固相傳感器rb-l3。

(3)應(yīng)用

稱取適量固相熒光傳感器，先向固相熒光傳感器中加入1ml乙腈，每次分別滴加5-10滴不同濃度的金屬離子溶液，保證每次比色皿中溶液體積一定且金屬離子濃度增加。比色皿中金屬離子溶液濃度梯度逐漸增加，在激發(fā)波長543nm處，分別掃描不同濃度金屬離子下，固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜，實驗結(jié)果同實施例1。

再分別加入10滴不同濃度的edta溶液，保證每次比色皿中溶液體積一定且edta濃度增加。比色皿中edta溶液濃度梯度逐漸增加，在激發(fā)波長543nm處，掃描固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜圖，實驗結(jié)果同實施例1。

用乙腈洗滌上述絡(luò)合過金屬離子的固相熒光傳感器數(shù)次，重復(fù)第一步，在激發(fā)波長543nm處，分別掃描不同濃度金屬離子下，固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜，實驗結(jié)果同實施例1。

向上述重復(fù)利用的固相熒光傳感器中滴加edta，再次絡(luò)合固相熒光傳感器上的金屬離子，重復(fù)第二步，在激發(fā)波長543nm處，掃描固相熒光傳感器發(fā)射熒光光譜圖，實驗結(jié)果同實施例1。

最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實施例所公開的內(nèi)容。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。