荧光探针的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料科学领域，特别涉及对有机磷农药检测的SrAl2B2O7: Eu3+荧光探针的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，在对农药的检测和相关的荧光探针的研究方面已经引起了社会研究机构广泛的关注和兴趣，并取得了一些富有成效的成果。特定农药的实验室检测已经通过波谱法、色谱法和酶抑制法等的方法被广泛的应用。这些传统的分析技术能够满足分析中的基本要求，如选择性，可靠性，准确性和可重复性，但是这些检测方法是昂贵的、耗时的和繁琐笨重的，因为检测中样品必须是脱离检测现场送往实验室去分析，不能够做到实时实地的检测。综上所述，有必要寻求一种能够快速和便捷的检测有机磷农药的方法。因此，为了解决农药检测的问题，迫切地需要荧光探针能够为目标分析物有机磷农药分子提供一种高选择性、高灵敏、快速响应、低成本和原位检测。
[0003]目前，我国杀虫剂占农药总产量占75%左右，其中有机磷类杀虫剂(Organophosphorus pesticides，简称OPs)产量占70%。随着高毒农药的禁用，以前广泛使用的甲胺磷等高毒品种逐渐被毒死蜱、甲基毒死蜱等中低毒品种取代。毒死蜱又名乐斯本或氯吡磷，具有触杀、胃毒和熏蒸作用，能较好的防治多种作物的地上和地下害虫，是取代高毒有机磷杀虫剂的理想品种之一。但是毒死蜱如果在植物体内残留量过多，也会对人体产生危害。毒死蜱的毒性取决于暴露剂量和目标易感性。当其代谢产物的浓度可以抑制乙酰胆碱酯酶，阻止乙酰胆碱的降解，使神经递质在神经突触累积，会导致持久的受体刺激和与组织生物水平功能变化相关的信号通路改变。急性毒性多累及呼吸系统、心血管和胃肠道，而血液、肝脏、肾脏、皮肤刺激和免疫系统反应较少或者未被观察到。而高剂量OPs引发慢性中毒主要为神经精神改变、自主神经功能障碍及记忆、语言、视觉注意力等认知功能阻碍。随着高毒高残留农药在农业生产中的全面禁止，高效中毒的广谱杀虫剂毒死蜱被广泛的使用。
[0004]毒死蜱可以通过食物链的富集作用转移至人体，对人体具有潜在致癌作用，一直是环境和食品中农药残留检测的重要指标。研究发现，由于毒死蜱农药使用范围广，用量基数大，尽管其残留的超标率并不尚，但事实上却是目如疏采等农广品检测中检出率最尚的农药之一。现行国家和行业标准中对毒死蚌的检测多采用液液萃取一气相色谱法，步骤繁琐、有机试剂用量大、易造成环境污染。此外，食品和环境基质组分复杂，痕量指定成分容易被掩蔽，也为检测工作增添了巨大的障碍。
[0005]在新型的检测技术中分子印记技术是通过模板分子(目标分子)与功能单体以共价键或非共价键相互作用，将模板分子固定在交联的聚合物网络中，模板分子的除去，留下与模板分子的形状和功能相匹配的孔洞，从而在合成材料中创造出具有高亲和力和高选择性的分子识别位点(人工抗体)(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研究小组首先成功制备出了分子印记聚合物(Molecularly imprintedpolymers, MIPs)其研究主要集中在预组装聚合物合成上，其原理是使模板分子和功能单体通过可逆共价键形成复合物后再交联聚合(Wulff G，Sarhan A.Use of polymerswith enzyme-analogous structures for the resolut1n of racemates.Angev.Chem.1nt.Ed.1972, 77,341.)D预组装聚合物合成优点是专一性好和选择性强。但有其致命的弱点，制备过程复杂，反应条件苛刻，对模板分子有较大的限制，功能单体和模板分子选择范围小、响应速度慢和模板分子难于完全去除，而且所制备的聚合物在制备和识别过程中对模板分子的响应慢等缺点，因此发展较慢。1980年后自组装聚合物开始合成，特别是在1993年Mosbach有关非共价分子印记聚合物合成的报道使分子印记技术更加充满了活力(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，模板分子可通过多种非共价键作用(包括氢键、金属键、静电力、疏水力和范德华力等)与功能单体结合，制备简单，适用范围广，所制备的聚合物具有可与天然抗体相媲美的识别性能，分子印记技术便成为国内外的研究热点。
[0006]分子印记材料要真正应用到实际样品中痕量农药残留组分选择性的分离、快速的富集，并以敏感的光学信号输出，分子印记材料应该具备对目标分子具有高亲和力，快速结合动力学，能够后功能化以及一致材料形态等要求。但是，目前通过传统方法制得的印记聚合物在分子识别实际应用中面临许多需要克服的难点，概括起来可分为以下几个方面:(1)由于分子印记聚合物的交联密度高，处于交联网络内部的模板分子无法完全除去(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)由于有效位点的数量小，对目标分子的亲和力小;(3)目标分子很难扩散进入网络内部的印记点，所以对目标分子的结合动力学慢;(4)分子印记聚合物通常是无规则形状的材料，与传感器件的兼容性差。因此，传统方法合成出来的分子印记聚合物常常表现高选择性、低的结合容量和差的位点可接近性以及慢的结合动力学特点，鉴于此合成高选择性、结合容量高、位点容易接近和结合动力学速度快的并具有规则形貌的分子印记聚合物材料一直是人们追求的目标(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]吉林大学的白文在其硕士毕业论文《分子印记技术在有机磷农药毒死蜂检测中的应用研究》中以毒死蜱为模板分子，以甲基丙烯酸为功能单体，以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，以偶氮二异丁腈为引发剂，分别采用本体聚合法和沉淀聚合法制备毒死蜱分子印记微球，实现了分子印记固相萃取技术和传感器技术在毒死蜱农药检测中的应用。这种传统的分子印记技术仅是解决了对目标分析物毒死蜱分子的选择性问题，而没有解决目标分析物毒死蜱分子进入识别位点后敏感的信号输出问题。
[0008]在敏感信号输出方面，焚光分子是对目标分析物的高灵敏响应的理想材料。在各种信号传感器中，基于荧光“关”或荧光“开”机理的光学可寻址传感器已经被证明是研究者在许多挑战的环境中所期盼对各种小分子目标分析物检测的方法，由于该检测方法的高信号输出和可靠的检测结果。荧光“开”机理的化学传感器对有机磷农药毒死蜱用荧光方法检测是极其有利的。受光照射后激发态稀土离子会发生能级跃迀，导致了光致发光，这种荧光增强依赖于配体能量转化的大小。国家纳米科学中心的梁兴杰等人公开了发明专利“一种荧光分子探针及其制备方法和应用(CN201410231022.9)”，该发明专利中的荧光分子探针，具有亲水多肽能够提高荧光分子探针在水溶液中的溶解性和稳定性，疏水烷基链能够嵌入细胞膜，受限发光基团只在受限条件下发射荧光，可用于细胞膜标记的荧光分子探针。这种技术解决的是荧光信号敏感输出问题，没有解决对目标分析物选择性识别问题，因此，合成高选择性，高敏感信号输出荧光探针是科学工作者不断地追求目标。
[0009]在实用的发光材料中，稀土离子掺杂的无机发光材料的应用是最广泛的。无机发光材料通常包括稀土离子和过渡金属离子掺杂的各种金属氧化物、金属硫化物、复合氧化物和无机盐等。近年来稀土发光材料正逐渐取代非稀土发光材料被广泛地应用在显示、照明、信息存贮放大以及医学诊断等各个领域，在国民经济和人们日常生活中起着不可取代的作用。稀土发光材料的研究也成为发光材料研究的重点和前沿。其的优点是转换率高，发射波长从紫外、可见直到红外各种波长的光，且物理化学性质稳定。同时稀土离子对光的吸收发生在内层4f电子的不同能级之间的跃迀，产生吸收光谱谱线很窄，因此呈现出的颜色鲜艳纯正。用稀土离子掺杂制备的具有特殊物理和化学性质的荧光粒子，在光子晶体，催化剂，诊断学和药理学上的应用潜能而引起了研究者的广泛兴趣。目前已使用铽、铕、镝等稀土离子掺杂金属氧化物、金属硫化物、复合氧化物和无机盐等合成焚光粒子。因为它们能够提供较明亮的发光性能，较高的清晰度，较低的光散射，通过改变稀土离子的掺杂量可以改变荧光粒子的物理特性。
[0010]近年来，国内外学者对稀土离子的研究越来越感兴趣，尤其是金属铕，浙江大学国家重点化工实验室徐存进课题组合成了含有Eu3+离子的噻吩甲酰三氟丙酮5-丙烯酰胺基-1，10-邻菲罗啉螯合物，样品在常温、紫外光下发出强的红光，主要是Eu3+离子的5DO — 7F2的跃迀，并通过分析此螯合物的紫外光谱、发光寿命、量子产率得出稀土元素铕适合用作理想的信号传导材料(Acta Part儿2011，<5% 159.)。早在1999年，Amanda L.Jenkins等人就以检测水中非水解的有机磷农药分子为目标，以苯甲酸乙烯为交联分子，以苯甲酸乙烯为功能单体，在PH = 9~10的环境下，合成印记聚合物。Eu3+离子作为信号传导元素被引入聚合物。实验结果显示了 Eu3+离子的加入不仅可以使光