CN101374915A - 用于光学传感器的共价连接的尼罗蓝衍生物 - Google Patents

Abstract

一种组合物，其包含pH指示剂、可聚合基团，以及位于它们之间的间隔基。所述可聚合基团可以是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，所述间隔基可以是烷氧基、丙氧基或者羟苯甲酰基。所述组合物可以聚合形成共聚物，以形成指示聚合物和光极。

Description

用于光学传感器的共价连接的尼罗蓝衍生物

相关申请交叉引用

本申请要求2005年11月10日提交的美国临时专利申请第60/735,314号的优先权，该文献全文参考结合入本文中。

关于联邦资助研究的声明

本发明是在国家科学基金(资助号BIO8-004-00)以及国家卫生局(资助号DE14590和EB002189)的资助下作出的。美国政府享有本发明的某些权利。

发明背景

本发明涉及用来检测样品中的目标离子的系统，以及将所述系统用于临床实验室设备的方法。

在此申请中，在括号内引用了各种参考文献。这些公开出版物的内容都全部参考结合入本申请中，以更全面地描述本发明所述领域的状态。这些参考文献的完整出处可参见说明书末尾、权利要求书之前。

离子分析中一种很重要的传感平台是大块光极(bulk optode)，其包含涂覆在合适的载体上的聚合物膜，所述聚合物膜中包覆着选择性的和亲油性的离子载体、显色离子载体(chromoionophore)以及离子交换剂。显色离子载体是用于离子选择性光极的常规的亲油性pH指示剂。这些染料经常需要足够的亲油性(logP_TLC>10.6)，大的摩尔消光系数，高的化学稳定性和光稳定性，以及对H⁺的高选择性(1，2)。根据显色离子载体未质子化形式的电荷，它们可分为中性和带电显色离子载体。在过去的二十年里，人们合成了一些列不同碱度的亲油性H⁺选择性显色离子载体(2)。所述亲油性H⁺选择性显色离子载体可以与不同的离子载体相结合，设计用于特殊分析所需要的具有不同测量范围的光极(2)。

许多这样的显色离子载体是高度亲油性的，适用于常规的应用。但是，基于这些显色离子载体的光极在未稀释的血清之类的亲油性样品中表现出短的寿命。另外，当传感器的尺寸减小到微米范围(3)或纳米范围(4，5)的微粒的时候，增塑剂和其它传感器组分的浸出更为剧烈。另外，用这些传感器进行体内测量时，为了防止可燃性响应，以及为了避免相邻的微球体之间交叉污染，包含显色离子载体的传感组分被固定在聚合物基质上。

在较早的工作中，显色离子载体已经共价连接在官能化的聚(氯乙烯)(6，7)和聚氨酯基质上(8)，但是这些聚合物无法在不使用增塑剂的情况下使用，导致更长的响应时间。另一方面，非生色离子载体在聚合物上的固定也已经受到广泛的研究。用于Na⁺、K⁺和Pb²⁺的选择性离子载体已经共价接枝到聚硅氧烷基质上，被用来制造CHEMFET传感器(9，10)。

Kimura介绍了一种溶胶-凝胶技术，用来固定离子载体和离子交换剂(11，12，13)。另一种离子载体接枝的方向是通过一步溶液聚合法使可聚合的离子载体与空白聚合物共聚。这种步骤被用来将以下组分共价连接到丙烯酸类聚合物之上：两种亲水性冠醚型钾选择性离子载体，4′-丙烯酰基酰氨基苯并-15-冠-5(AAB15C5)和4′-丙烯酰基酰氨基苯并-18-冠-6(AAB18C6)(14，15，16)，一种钠选择性离子载体，4-叔丁基杯[4]芳烃四乙酸四乙基酯(17)，钙离子载体，N，N-二环己基-N′-苯基-N′-3-(2-丙烯酰基(propenoyl))羟苯基-3-氧杂戊烷二酰胺(AU-I)(16)，以及可聚合的阴离子型离子交换剂(18)。这种过程很简单，这是其优于上述大部分其它方法的一个重要优点。相对于基于游离的未结合的离子载体的ISE，这些包含接枝的离子载体的聚合物表现出相同的选择性和改进的寿命。

人们需要改进的显色离子载体以弥补现有技术的缺陷。

发明简述

根据一个实施方式，本发明涉及包含pH指示剂、间隔基和可聚合基团的可聚合组合物的合成。所述可聚合基团可以是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。所述间隔基可以是烷氧基、丙氧基或者羟苯甲酰基(oxybenzoyl)。所述组合物可具有图1中NB1或NB2的结构。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种指示聚合物(indicatingpolymer)，其包含一种组合物与一种共聚单体的共聚物，所述组合物包含pH指示剂、间隔基和可聚合基团。所述共聚单体可包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。任选地，所述共聚单体包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸癸酯。任选地，所述共聚单体包括聚(丙烯酸正丁酯)。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种包含指示聚合物的光极，所述指示聚合物包含：一种组合物与一种共聚单体的共聚物，所述组合物包含pH指示剂、间隔基和可聚合基团。所述光极还可包含自增塑聚合物。所述光极还可包含接枝离子载体。任选地，所述光极是颗粒光极。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种对目标离子具有选择性的共聚物的制备方法。所述方法包括：提供包含pH指示剂、间隔基和可聚合基团的单体；将所述单体与共聚单体混合；使所述单体和共聚单体聚合形成共聚物。所述单体和所述共聚单体可以通过热引发的自由基溶液聚合反应来聚合。

附图简述

结合附图可以更好地理解本发明，图中：

图1包括可用作H⁺-显色和氟离子载体的市售尼罗蓝衍生物以及根据本发明的实施方式制备的NB1和NB2的示意图；

图2A是根据本发明一个实施方式制备的基于NB1-MMA-DMA的PVC-DOS膜的电势pH响应图；

图2B是根据本发明一个实施方式制备的基于NB1-MMA-DMA的PVC-NPOE膜的电势pH响应图；

图3A显示了游离的NB1在MeOH中，处于质子化和非质子化形式的情况下的吸收光谱图；

图3B显示了游离的NB1在MeOH中，处于质子化和非质子化形式的情况下的荧光光谱图；

图4是包含接枝的NB1-MMA-DMA，Pb-离子载体(IV)，NaTFPB，PVC和DOS的Pb²⁺-选择性光极膜的荧光响应曲线；

图5A是包含游离溶解的NB2的PVC-DOS膜的电势pH响应曲线；

图5B是包含游离溶解的NB2的PVC-NPOE膜的电势pH响应曲线；

图6A是基于接枝的NB-2-MMA-DMA的PVC-DOS膜的电势响应曲线；

图6B是基于接枝的NB-2-MMA-DMA的PVC-NPOE膜的电势响应曲线；

图7A显示了游离的NB2在MeOH中、在质子化和非质子化形式下的吸收光谱；

图7B显示了游离的NB2在MeOH中、在质子化和非质子化形势下的荧光光谱；

图8是包含NB2-MMA-DMA，Na(X)和NaTFPB的光极膜的荧光响应曲线以及观察到的在pH＝7.4的条件下对钠(开圆)、镁、钾和钙离子的选择性；

图9是包含NB2-MMA-DMA，聚(丙烯酸正丁酯)，Na(X)和NaTFPB的10微米直径的光极微球体的荧光响应曲线以及对钠离子的选择性；

图10是沉积在玻璃毛细管底部的图9所示单个传感微球体常规的响应时间图，其在钠离子浓度变化的流动流体中进行表征。

发明详述

根据一个实施方式，本发明涉及包含丙烯酸类基团的可聚合尼罗蓝衍生物的合成，以及通过简单的一步式溶液聚合反应，将显色离子载体共价连接在基于MMA-DMA或nBA的聚合物上。

显色离子载体在处于质子化和未质子化的时候，通常具有不同的吸收光谱和荧光光谱，作为亲油性pH指示剂。在大块光极中，显色离子载体的质子化和未质子化的变化与目标离子的活性变化相关，这是因为两种离子以竞争方式被提取到膜相中。

大块光极包含长的烷基链，以便为常规的离子选择性传感器提供足够的亲油性。但是，为了提高传感器的寿命以及消除所述组分在体内测量过程中向亲油性样品中浸出，共价接枝显色离子载体是很重要的。本发明涉及可聚合显色离子载体，其包含pH指示剂与间隔基和可聚合丙烯酸类基团的结合，用来制备全聚合材料和消除所述浸出的问题。

适用于本发明目的的pH指示剂是高碱性的噁嗪染料分子尼罗蓝。尼罗蓝衍生物，例如图1所示的ETH 5294，ETH 2439，ETH 5350和ETH 5418是本领域众所周知的。其它可能适用于本发明的pH指示剂包括中性红(neutralred)(二苯乙烯红(toluylene red))；显色离子载体X(ETH4004)，4-二辛基氨基-4′-(三氟乙酰基)茋；显色离子载体IV是(ETH2412)5-十八烷酰氧基(octadecanoyloxy)-2-(4-硝基苯基偶氮(nitrophenyl azo))苯酚；显色离子载体VI(ETCH7075)，4′，5′-二溴荧光黄十八烷基酯；以及显色离子载体VIII(TBTE)，3′，3＂，5′，5＂-四溴苯基酞类乙基酯(phthaleinethyel ester)。

适用于本发明目的的间隔基包括烷氧基、丙氧基和羟苯甲酰基。一般来说，合适的间隔基包含长度约为2-18个碳原子的碳链。

术语＂可聚合显色离子载体＂表示包含可聚合基团的显色离子载体，其允许所述显色离子载体与共聚物共价连接。要求所述可聚合基团允许所述显色离子载体与共聚物的活性基团(例如碳-碳双键)反应，从而形成共价键，使得所述显色离子载体共价接枝到所述共聚物上。这些可共聚基团的例子包括但不限于：碳-碳双键(例如丙烯酸类基团和甲基丙烯酸类基团)，碳-碳三键和羰基。

在本文中，术语＂共价接枝的显色离子载体＂表示通过共价键连接到聚合物的显色离子载体。

根据本发明的可聚合显色离子载体可通过例如后面的实施例所述的方法合成。制备所述可聚合显色离子载体的方法通常包括：(1)将间隔基与可聚合基团连接；(2)如实施例1所述，将尼罗蓝衍生物之类的pH指示染料与间隔基连接。

术语＂聚合物＂和＂共聚物＂可互换使用，表示通过聚合反应形成的化合物或化合物的混合物，其中包含重复单体单元，所述聚合物可包含一种单体单元，或者可以包含两种或更多种不同的单体单元。

优选的聚合物在有机溶剂中具有足够的溶解性，使得它们能够与其它的组分混合，可以通过常规的涂覆方法转化成涂层。另外，它们还应能够透过离子。在室温和100Hz之下，所述聚合物的介电常数优选为2-25，特别优选为5-15。优选在约400-1200nm范围内，特别优选在约400-900nm范围内具有光学透明性。

合适的聚合物是本领域技术人员已知的。它们可以是均聚物、共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和聚合物合金。聚合物合金的组分可以是两种或更多种聚合物组分的组合，所述组分具有高的和低的玻璃化转变温度。所述玻璃化转变温度可通过例如极性、链长和结构单元的含量来调节。所述玻璃化转变温度优选为-130℃至0℃。具有极低T_g值的聚合物通常软得多，更难机械处理。T_g通常是使用差示扫描量热仪(用于该目的的标准设备)通过实验测定的。

所述聚合物可选自例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚酰亚胺、聚酯酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚氨酯、聚醚氨酯、聚酯氨酯、聚脲、聚氨酯脲和聚硅氧烷，其可使得聚合物包含可离子化的碱性基团(例如氨基)或者可离子化的酸性基团(例如羧基或磺酰基)，这些基团可替代亲油性盐的抗衡离子，可提供改进的离子迁移性。

用于制备聚烯烃的一些单体的例子是C₂-C₁₂烯烃，丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸，马来酸酐，丙烯酸和甲基丙烯酸的C₁-C₃₀酯，丙烯酸和甲基丙烯酸的C₁-C₃₀酰胺，丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，C₁-C₂₀羧酸的乙烯基酯，丙烯腈，丁二烯，异戊二烯，氯丁二烯，苯乙烯，α-乙基苯乙烯，氯乙烯，氟乙烯，偏二氯乙烯和C₁-C₃₀醇的乙烯基醚。

聚酯、聚酯酰胺和聚酰胺优选是由C₂-C₁₂二羧酸和C₂-C₁₈二醇或二胺合成的。聚酰亚胺优选是由C₂-C₁₈四羧酸和C₂-C₁₈二胺合成的。聚醚优选是由脂族C₂-C₁₂二醇(1，2-或α，ω-连接)或这些二醇与C₈-C₃₀二环氧甘油醚的线性加合物合成的。聚氨酯和聚脲优选由C₂-C₁₈二醇或二胺以及C₂-C₂₀二异氰酸酯和/或三异氰酸酯合成。聚硅氧烷优选由二(C₁-C₄)烷基甲硅烷基二氯硅烷合成。

在一个优选的实施方式中，所述聚合物包含具有不同侧接烷基R₁和R₂的甲基丙烯酸酯单体的共聚物，其中R₁可以是任意的C_1-3烷基，R₂可以是任意的C_4-12烷基。

在本文中，术语＂烷基＂表示1-12个碳原子的饱和直链或支链单价烃基，所述烷基基团可任选独立地被下文所述一种或多种取代基取代。烷基的例子包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、叔戊基、己基、异己基等。

根据本发明的实施方式，优选的R₁是C_1-2烷基，R₂是C_8-12烷基。在一个实施方式中，使用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸癸酯形成本发明的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸癸酯(MMA-DMA)共聚物基质。

本发明的甲基丙烯酸酯单体可从例如聚合科学有限公司(Polysciences，Inc.)(美国宾夕法尼亚州，瓦里顿市(Warrington，Pa.))购得。或者，所述甲基丙烯酸酯单体可通过本领域已知的标准方法制备，或者通过热引发自由基方法制备。

在一个实施方式中，显色离子载体单体包含可聚合基团，通过使所述显色离子载体单体与MMA和DMA单体之类的甲基丙烯酸酯共聚单体共聚，使得显色离子载体共价接枝在聚合物链上。在此实施方式中，所述共聚物可包括固定的显色离子载体在所述MMA-DMA聚合物链内的随机分布。

本发明包含共价接枝的显色离子载体的接枝共聚物可根据本领域已知的方法或本文所述的方法制备。例如，在一个实施方式中，所述接枝聚合物是通过实施例3中详述的甲基丙烯酸酯单体和可聚合显色离子载体的混合物发生热引发自由基溶液聚合而制备的。

或者可使用本领域已知的其它方法共价接枝所述显色离子载体。例如，可采用溶胶-凝胶技术来制备接枝共聚物。另一种方法包括将所述显色离子载体直接接枝在已有的具有活性位的聚合物上。另一种方法包括将两种不同的聚合物掺混在一起，其中一种聚合物包含接枝的显色离子载体。或者可以用电子束对包含甲基丙烯酸化的单体和可聚合显色离子载体的溶液进行辐照，引发聚合反应，并使可聚合的显色离子载体连接在所述甲基丙烯酸酯共聚物上。

将足量的可聚合显色离子载体与共聚物混合，以根据需要改进共聚物的所需性质，例如离子选择性的提高、更快的响应和恢复时间，以及延长的寿命。这些性质可通过众所周知的测量方法定量测量。

显著提高这些性质所需的可聚合显色离子载体的最佳用量将随所用组分的化学组成、结构和分子量以及达成接枝的程度变化。以聚合物的量为基准计，所述接枝共聚物中显色离子载体的含量通常为例如约0.01-10重量％，优选约为0.1-5重量％。但是通常优选可聚合显色离子载体的用量为至少1重量份/1000重量份共聚物。

使聚合物组合物的组分至少部分接枝所需的条件将随各组分的活性变化。例如，当显色离子载体包含可聚合的丙烯酸类基团的时候，接枝条件可包括在EtOAc之类的溶剂中进行热引发或光引发的共聚反应。所述接枝共聚物的平均分子量优选至少为5,000，优选至少为10,000，特别优选至少为20,000道尔顿，例如为20,000-200,000道尔顿，优选为50,000-200,000道尔顿。

在一个实施方式中，本发明的接枝共聚物可以与其它聚合物掺混、混合或结合，制得具有改进的性质和性能特征的掺混物。

例如，所述聚合物组合物在与聚(氯乙烯)或聚氨酯和增塑剂(例如癸二酸二(2-乙基己基)酯(DOS)或o-硝基苯基辛基醚(NPOE))掺混的时候，其具有增大机械坚固性的有益效果。PVC聚合物:接枝聚合物组合物的相对比例可根据需要变化，优选以重量计约为95:5至80:20。

本发明的接枝聚合物和掺混聚合物组合物可适合用于各种阴离子选择性传感器，它们能够检测目标阴离子与所述离子载体的相互作用。例如，所述接枝共聚物和掺混聚合物组合物可用来制备离子选择性膜、薄膜或颗粒，其包括但不限于基于载体的离子选择性电极(ISE)、薄膜离子特异性光极、基于颗粒的光极，以及大块光极。

例如，本发明的接枝聚合物可用来根据本发明实施例4所述的方法或者本领域技术人员已知的任意其它方法制备离子选择性电极的聚合物薄膜(ISE)。

本发明的聚合物还可用来通过本领域已知的方法制备用于薄膜离子特异性光极的薄膜，或者用来制备用于基于颗粒的光极的微球体颗粒。例如，所述电极和光极可如实施例5和6所讨论，通过溶剂浇铸和旋涂技术制备。

根据本发明的显色离子载体具有合适的吸收和发射波长范围，使其可以使用已知的廉价的光源，例如卤素灯或氙灯或发光二极管。除了荧光光谱以外，还可使用其它的光学测量方法，例如吸收光谱法。

本发明的离子检测传感器还可用来检测所有种类的体液样品中的离子。样品的例子包括但不限于全血、脊髓液、血清、尿液、唾液、精液、泪液等。所述体液样品可以在净相情况下进行试验，或者在用缓冲剂进行稀释或处理之后进行试验。

实施例

参照以下实施例和随后的讨论可以更好地理解本发明。

-试剂。4-羟基苯甲酸、丙烯酰氯、亚硫酰氯、N，N-二甲基甲酰胺、四氯化碳、丙烯酸-2-羧基乙酯、三乙胺和二-4-(2-氧代-3-噁唑烷基)-膦酰氯(BOP-Cl)购自艾尔德瑞奇(Aldrich)(美国威斯康辛州密尔沃基市(Milwaukee，WI))。氯化尼罗蓝盐购自斯惴姆(Strem)(美国马萨诸塞州新伯利港(Newburyport，MA))。所有用于合成的溶剂均购自菲舍尔科学公司(FisherScientific)(美国宾夕法尼亚州匹兹堡市(Pittsburgh，PA))，在使用前进行干燥。单体甲基丙烯酸甲酯(99.5％)、甲基丙烯酸正癸酯(99％)、丙烯酸正丁酯(99％)购自聚合科学有限公司(Polysciences，Inc.)(美国宾夕法尼亚州沃林顿(Warrington，PA))。聚合引发剂2，2′-偶氮二异丁腈(98％)(AIBN)购自艾尔德瑞奇。乙酸乙酯、二氯甲烷和1，4-二噁烷是试剂级的，购自菲舍尔公司。通过报道的方法将抑制剂从单体中除去(19)。AIBN在使用之前从热甲醇中重结晶。9-(二乙基氨基)-5-十八烷酰基亚氨基-5H-苯并[a]吩噁嗪(显色离子载体I，ETH5294)、叔丁基杯[4]芳烃四(N，N-二甲硫基乙酰胺)(铅离子载体IV)、4-叔丁基杯[4]芳烃-四乙酸四乙基酯(钠离子载体X)、四[3，5-二(三氟甲基)苯基]硼酸钠(NaTFPB)、邻硝基苯基辛基醚(NPOE)、癸二酸二(2-乙基己基)酯(DOS)、高分子量聚(氯乙烯)、四氢呋喃(THF)和所有的盐都以Selectophore级或特纯级(puriss)购自佛鲁卡公司(Fluka)(美国威斯康辛州密尔沃基(Milwaukee，WI))。

水溶液是通过将合适的氯化物盐溶解在Nanopure纯化水中而制得的(18MQ cm)。

实施例1

NB1的合成。步骤：将13.8克(0.1摩尔)4-羟基苯甲酸溶解在以下混合物中：25毫升四氯化碳和9.2克NaOH在55毫升水中的混合物。然后将0.12摩尔丙烯酰氯滴加入所述冷混合物中。在室温搅拌6小时之后，用稀盐酸中和反应混合物。过滤所得的沉淀物，用温水、稀盐酸和水洗涤。粗产物用乙醇重结晶。制得白色固体粉末(产率90％)。

步骤2：9.6克(0.05摩尔)4-丙烯酰羟基苯甲酸在45-50℃下与包含数滴N，N-二甲基甲酰胺的30毫升亚硫酰氯反应10小时，然后在减压条件下除去过量的亚硫酰氯，以制得相应的酰基氯(产率85％)。

步骤3：向317毫克(1毫摩尔)碱性尼罗蓝在13毫升CH₂Cl₂中的溶液中，加入溶于2毫升CH₂Cl₂的242毫克(0.8毫摩)4-丙烯酰基羟苯甲酰基氯。

在室温下搅拌15分钟之后，反应混合物用50毫升CH₂Cl₂稀释，然后用50毫升0.1M的NaOH洗涤。过滤有机相，蒸发溶剂，残余物用闪式色谱法(二氧化硅凝胶，乙酸乙酯)纯化，然后用乙酸乙酯重结晶，制得370毫克(0.63毫摩，40％)的NB1。NB1的结构通过¹HNMR确证。

实施例2

NB2的合成。在室温下，在搅拌的条件下，向2-羧基乙基丙烯酸酯(0.736克)和碱性尼罗蓝(0.529克)在30毫升无水CH₂Cl₂的溶液中加入Et₃N(0.8克)。然后加入0.612克BOP-Cl。该混合物回流24小时。反应混合物用10毫升饱和NaHCO₃和水洗涤。分离和蒸发溶剂之后制得有机相。剩余物用闪式色谱法(1:5EtOAc:己烷)纯化。蒸发溶剂之后得到固体，产率为31％。NB2的结构通过¹HNMR确认。

实施例3

聚合物合成和表征。所有的聚合物都是通过热引发自由基溶液聚合反应合成的。甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正癸酯的用量与以前报道的相同(16，20)。对于包含接枝的离子载体的聚合物，将1重量％尼罗蓝衍生物(20毫克)、0.78克MMA和0.20克DMA溶解在无水EtOAc中。该溶液用N₂吹扫20分钟，然后加入5.1毫克AIBN。连续搅拌该均一溶液，温度升高到90℃，在此温度保持16小时。反应完成之后，蒸发溶剂，聚合物重新溶解在10毫升的二噁烷中。

在剧烈的搅拌下，将等份的聚合物溶液(2毫升)加入100毫升蒸馏水中。收集沉淀，将其溶解在25毫升二氯甲烷中，然后用无水Na₂SO₄除水，然后过滤。蒸发溶剂，所得的聚合物用甲醇进行洗涤，以确保完全除去游离的离子载体。聚合物在环境实验室条件下干燥(产率80％)。接枝的聚合物根据报道通过H¹NMR表征(21，22)。

通过H¹NMR测得接枝染料的浓度为40毫摩/千克。对于用丙烯酸正丁酯进行的聚合反应，在90℃对包含1克n-BA的EtOAc溶液加热30分钟。反应温度降低至60℃，向溶液中加入25毫克NB2，再处理16小时。使用该改良的过程防止染料分解。如上所述对聚合物(产率60％)进行纯化和表征。通过¹HNMR测得接枝的NB2的浓度为40毫摩/千克。

实施例4

ISE膜制备和测量。ISE膜是通过以下方式制备的：将显色离子载体(10毫摩/千克)、NaTFPB(2毫摩/千克)、PVC和增塑剂(DOS或NPOE)溶解，使得在1.5毫升THF中的总混合物质量为140毫克。具有接枝的显色离子载体的薄膜的混合物(cocktail)包含2毫摩/千克的NaTFPB、10重量％的具有接枝的指示剂的MMA-DMA聚合物、PVC和增塑剂(DOS或NPOE)。将混合物倾倒在固定于载玻片上的玻璃环(内径2.2厘米)之内。

该溶剂蒸发过夜，制得透明的膜。然后所述母体膜(parent membrane)在pH缓冲溶液中调节至少12分钟。对于pH滴定，缓冲溶液是10mM柠檬酸和10mM硼酸，其含有指示浓度的NaCl(10mM或0.1mM)，用1M的标准HCl将其调节到pH＝1.5；或者缓冲溶液是10mM的磷酸盐缓冲溶液，其用NaCl作为背景。该溶液用0.1M的标准NaOH溶液滴定，使用pH电极监控样品的pH。所有的试验结果是至少三个电极上测得的平均值，包括计算的标准偏差。

使用夹层膜法(23，24)测量接枝的显色离子载体的pKa。一个单独的母体膜包含处于PVC-DOS、PVC-NPOE或MMA-DMA聚合物中的10毫摩/千克显色离子载体和5毫摩/千克的NaTFPB，其它的部分在相同的基质中仅含NaTFPB。对于接枝的离子载体，一个单独的膜在PVC-DOS或空白MMA-DMA中包含1.5毫摩/千克的NaTFPB和10重量％的MMA-DMA-NB聚合物，另一种在PVC-DOS或空白MMA-DMA聚合物中包含相同量的NaTFPB。所述母体膜在柠檬酸-硼酸缓冲溶液中调节过夜。

所有的膜电极电势测量都在实验室环境条件下进行，测量时盐溶液不进行搅拌(所述盐溶液与调节溶液和内部过滤溶液相同)，使用Ag/AgCl参比电极，以及1M的LiOAc桥电解质。

实施例5

光极膜制备和测量。通过旋涂法制备光极薄膜。混合物包含溶解在THF中的游离或接枝的显色离子载体、PVC和增塑剂。用注射器将200-微升等份的混合物转移到位于旋涂装置中的石英圆盘上(1)。所得的2-3微米厚的膜用不同的溶液进行平衡。

用HP 8452A二极管阵列分光光度计记录吸收光谱，如以前的报道那样通过荧光显微法和光谱法记录荧光光谱(3，25)。NB1和NB2的摩尔吸光系数(e)在甲醇中测量。将2毫升2×10M的NB1或NB2的MeOH溶液置于1厘米的石英室内。首先加入3微米1M的NaOH，然后加入1微升1M的HCl，以分别获得未质子化和质子化形式的显色离子载体，记录吸收光谱。

对于Pb²⁺选择性三组分薄膜基光极，将总共300毫克的包含以下物质的膜组分溶解在1.75毫升THF中：5重量％的NB1-MMA-DMA、8.1毫摩/千克的NaTFPB、18.6毫摩/千克的Pb(IV)离子载体以及PVC/DOS(1:2)。对于Na+选择性三组分薄膜基光极，将总共300毫克的包含以下物质的膜组分溶解在1.75毫升THF中：5重量％ NB2-MMA-DMA、10毫摩/千克NaTFPB、20毫摩/千克Na(X)离子载体和PVC/DOS(1:2)。

通过与上述相同的旋涂装置和荧光显微法制备薄膜并进行表征。所有的数据点都是五次测量的平均值，具有计算的标准偏差。

实施例6

颗粒制备和测量。不含增塑剂的微球体是使用以前所述的高产出量颗粒浇铸设备制备的(25)。混合物是通过以下方式制备的：称取-2.09毫克(53毫摩/千克)Na离子载体(X)、0.75毫克(21毫摩/千克)NaTFPB、11毫克接枝在PnBA中的NB2(10毫摩/千克)和溶解在1.5毫升环己酮中的25.4毫克空白PnBA。该混合物在漩涡混合器中振荡30分钟，然后在温和的搅拌下滴加入25毫升二氯甲烷中。

在添加0.5毫升二甲苯之后，所述溶液通过0.45微米的杰尔曼(Gelman)过滤器过滤，转移到气密的汉密尔顿(Hamilton)注射器。包含所述聚合物芯溶液的注射器被安装在注射泵(Stoelting，Wood Dale，IL)上，设定成以0.29毫升/分钟的流速流动。通过压力调节器控制用作套液体流的去离子水以43毫升/分钟的速率流动。频率发生器在11.9-12.3千赫的频率下工作。

使用内径1.0毫米、壁厚0.15毫米的硼硅酸盐玻璃微毛细管进行响应时间测量。将50升等份的收集的颗粒吸移到毛细管内，然后使颗粒沉降若干小时。所述毛细管在各端部与聚乙烯管子连接，与蠕动泵相连，所述蠕动泵以0.1毫升/分钟的速率工作。然后每30-60秒或更久的时间用荧光显微镜进行测量(3，26)。

实施例讨论

第一可聚合显色离子载体NB1是与丙烯酰基羟苯甲酰基相连的高碱性噁嗪染料分子尼罗蓝的衍生物。首先研究了NB1基离子选择性电极(＂ISE＂)膜的pH响应性。制备了包含游离NB1的ISE膜。但是，发现在与缓冲剂接触的调节步骤过程中，因为亲油性不足，显色离子载体会从膜中浸出。

因此，使用AIBN作为引发剂，通过NB1、MMA和DMA在乙酸乙酯中进行溶液聚合反应制备NB1接枝聚合物。用甲醇对纯化的聚合物进行洗涤，直至剩余的溶液呈无色，说明除去了聚合物中未反应的游离NB1。包含1重量％ NB1的聚合物通过¹H-NMR表征。在δ＝6.5-7.4ppm附近的丙烯酸酯基双键信号消失说明在聚合物中没有剩下游离染料。据早些时候的报道，离子载体接枝的MMA-DMA聚合物与其它聚合物(例如增塑的PVC)掺混，对传感器响应没有显著的影响，但是会改进ISE膜的机械稳定性(16)。在此工作中，将相同的掺混方法用于ISE膜的初始评价。此处，将10重量％接枝的NB1-MMA-DMA与90重量％的PVC和DOS(1:2质量比)掺混，以制备ISE膜。在调节和测量过程中没有观察到染料被浸提出来。

图2A和2B显示了记录的所得膜的pH响应。仅在pH低于3的情况下发现了能斯特响应(Nernstian response)。对于相应的PVC-NPOE膜，在大约1-5的pH范围内发现了能斯特响应。NPOE膜较宽的响应范围与基于NPOE的膜中染料较高的pKa值相符合。之前也报道了这种趋势：显色离子载体的测量范围和pKa值随着不同的增塑剂变化(2，24)。

根据固定干涉法(27)，通过测量在0.1M NaCl背景中的pH响应曲线，测定基于接枝的NB1的膜的阳离子选择性。计算H⁺相对于Na⁺的相应选择性系数的对数值，即logK_H，Na ^pot，对于PVC-DOS，其数值＝-3.1，对于PVC-NPOE，其数值＝-5.3。

相对小的离子选择性和窄的pH响应范围非常不同于其它报道的尼罗蓝衍生物。这可能是因为显色离子载体的低pKa值或者与钠离子干扰具有显著的结合亲和性造成的。预期新的染料NB1的pKa值低于常用的显色离子载体，例如ETH 5294。NB1中的羧基和苯甲酰基具有很强的吸电子作用，降低了二乙基氨基的氮原子上的电子密度。该氮原子上的电子的离域程度大于ETH 5294，降低了该染料的碱性。

膜掺混物中接枝的NB1的表观pKa值是通过所谓的夹层膜法测定的，对于PVC-DOS，该结果为4.42±0.05，对于PVC-NPOE，该结果为7.12±0.02。这些数据很大程度上解释了包含接枝的NB1的膜的测量范围，但是与之前的工作(8，20)类似，NB1中的酯官能团也部分地是一些碱金属结合的原因。

图3A显示了NB1在THF溶液中，在其未质子化和质子化形式下的吸收光谱，它们分别在510和560/640纳米处显示最大吸收值。NB1的吸收光谱与ETH5294极为类似。已经报道了用于大块光极的显色离子载体需要高的摩尔吸光系数(ε)。根据参考文献(2)在甲醇中测得，摩尔吸光系数(ε)为2.9×10⁴L mol^-1cm^-1(660纳米，质子化形式)和2.2×10⁴L mol^-1cm^-1(510纳米，非质子化形式)。这些数值对于尼罗蓝衍生物是常见的。

NB1的低pKa值使其在光传感器中的应用颇具吸引力，用来在低样品pH值条件下测量过渡金属离子。例如，之前人们已经报道了使用大块光极、在pH＝4的水溶液中对铅离子进行荧光检测(26)。基于荧光检测的光学传感器具有与基于吸收模式的光极类似的组成，但是需要荧光活性pH指示剂。

偶氮染料ETH 5315在光极膜中的pKa为5.5，适合用来在酸性溶液中进行重金属检测。不幸的是，其具有极差的荧光特性。因为尼罗蓝衍生物通常是荧光性的，人们选择pKa为8.8的ETH 5418作为测量铅的替代用品。不幸的是，将ETH 5418用于基于荧光的测量需要开发内过滤法，这是因为其碱性形式是不发光的。因此，人们需要另外的亲油性参照染料。图3B显示了MMA-DMA聚合物中的接枝的NB1分别与0.01M的HCl和0.01M的NaOH溶液接触情况下的荧光光谱。在640纳米和680纳米下的发射峰对应于染料的非质子化和质子化形式。

因此，聚合物基质中的接枝的NB1的荧光光谱几乎与常规的染料ETH5294相同。NB1的这些吸引人的荧光特性及其低的pKa使其适于测量酸性介质中的铅或其它过渡金属离子。制备了用于铅离子的光学传感器来评价这一点。在迄今为止报道的大多数情况下，完全不含增塑剂的甲基丙烯酸酯共聚物光极膜的扩散性质比增塑的PVC膜慢，其响应时间比增塑的PVC膜长(28)。如果将10重量％的包含共价连接的离子载体(AU-I)的MMA-DMA聚合物与DOS-PVC(28)混合，可以获得可接受的快速的响应时间(<15分钟)。因此，此处Pb⁺光极包含Pb离子载体(IV)、离子交换剂NaTFPB、MMA-DMA中接枝的NB1(5重量％)和PVC-DOS(1:2质量，90重量％)。

用于评价光极功能的传感原理是基于离子交换机理:(29)

2IndH⁺(有机)+n L(有机)+Pb²⁺(水相)+2R^-(有机)＝＝2Ind(有机)+L_nPb²⁺(有机)+2H⁺(水相)+2R^-(有机)   (1)

其中Ind是中性的显色离子载体，L是离子载体，R-是阳离子交换剂。有机传感相和水相表示为(有机)和(水相)。当光极膜与铅离子接触的时候，它们被提取到膜中，在此过程中排出氢离子以保持膜的电中性。氟化离子载体的质子化程度的改变(是从膜释放质子造成的)导致其荧光性质发生可测的变化。膜的响应基于离子交换平衡，通过可藉由试验获得的未质子化的显色离子载体的摩尔分数α的函数关系给出，其函数关系为(29)：

$a_I={\left(z_I{K}_{\mathrm{exch}}\right)}^{-1}\frac{{\left(\mathrm{\&alpha;}{a}_H\right)}^{\mathrm{zI}}}{(1-\mathrm{\&alpha;})}\frac{{R^{-}}_T-(1-\mathrm{\&alpha;})C_T}{{\{L_T-{R^{-}}_T-(1-\mathrm{\&alpha;})C_T(n/z_I)\}}^n}---\left(2\right)$

其中L_T、C_T和R_T ^-分别是离子载体、显色离子载体和亲油性离子交换剂的总浓度，Z_I是分析物的电荷(此处Z_I＝2)，n是络合化学计量关系(此处n＝1)，k_exch是离子交换常数(以描述公式2)。

图4显示了与用公式2计算的理论响应曲线(实线)对应良好的试验数据。发现在pH＝4.7的条件下，动态铅(II)的测量范围为10^-7M-10^-3M，Pb(II)的logK_exch为-4.3。相比之下，基于ETH 5418(在PVC-DOS和PVC-NPOE中的pKa分别为8.6和11.7(24))的另一种铅光极(26)的离子交换常数的对数为-2.4。

为了得到可以在中性pH条件下操作的具有共价接枝的显色离子载体的光学传感器，合成了第二可聚合显色离子载体NB2。发现游离的NB2的亲油性大于NB1，这是因为没有观察到包含自由溶解的NB2的ISE膜发生明显的浸出。如图5A和5B所示，测量了游离NB2在PVC-DOS和PVC-NPOE膜中的pH响应。

关于基于NB2的膜，DOS膜的能斯特响应范围为pH＝6-10，NPOE膜的能斯特响应范围为pH＝5-11。对于包含游离NB2的膜，对于DOS膜，发现H⁺相对于Na⁺的选择性系数的对数值为-10.3，对于NPOE则小于-11。通过夹层法测得DOS膜和NPOE膜中游离的NB2的pKa值为10.10±0.02(DOS)和12.49±0.02(NPOE)，这仅仅略小于用相同方法测得的ETH 5294的结果(分别为11.4和14.8)。之所以产生这种差异，可能是由于NB2中的酯存在诱导效应，而ETH 5294中不存在。

NB2通过上面使用的相同的溶液聚合反应共价接枝入MMA-DMA聚合物基质中。图6显示了与PVC-DOS或PVC-NPOE掺混的基于接枝的NB2膜的pH响应。发现DOS膜的能斯特pH响应范围为pH＝3-8，NPOE膜的能斯特pH响应范围为pH＝4-9。通过夹层法测得DOS膜和NPOE膜中游离NB2的表观pKa值为9.2±0.02(DOS)和11.24±0.02(NPOE)。

对于接枝的NB2-MMA-DMA膜，发现对于DOS膜，H⁺相对于Na⁺的选择性系数的对数值为-8.8，而对于NPOE膜，该数值为-9.3。相对于包含游离NB2的膜，选择性略微减小的原因可以部分地用甲基丙烯酸酯类共聚物的影响来解释，即所述共聚物由于其酯官能团而具有一定的离子结合性质。如图7A所示，NB2的吸收性质在THF溶液中表征。与NB1和ETH 5294类似，NB2的非质子化和质子化形式也分别在550纳米和610/670纳米处具有峰。测得NB2在甲醇中的ε的数值是3.5×10(660纳米，质子化形式)和2.8×10⁴(550纳米，非质子化形式)，这与报道的ETH 5294的数值(2)非常接近。

图7B显示了基于游离NB2的PVC-DOS膜在与HCl和NaOH溶液接触的情况下的荧光光谱。在640纳米和680纳米处的峰分别对应于染料脱质子化形式和质子化形式的最大发射值。聚合物基质中NB2的荧光光谱也几乎与ETH 5294(3，30)相同。

结果说明共价连接不会改变显色离子载体的荧光性质，接枝的NB2可作为用来在中性pH条件下用光极测量荧光比的H+-含氟离子载体。在实施例5中，制备了Na-选择性光极薄膜。所述膜包含NB2-MMA-DMA、钠离子载体Na-X和NaTFPB。用来评价光极功能的传感原理是基于上述相同的碱性离子交换机理(公式2中z_t＝1且n＝1)。

图8中显示了光极膜对Na⁺的响应曲线以及相应的选择性表现。数据等于平均试验值(n＝3)，误差线显示标准偏差。实线描述了根据公式2的理论曲线。用NB2-MMA-DMA膜观察到的相应曲线良好地符合理论预测性质，证明了含氟离子载体在共价结合状态下完整地保持了其功能。观察到的离子交换常数为log K_exch＝-4.5，相比之下，包含相同Na离子载体和离子交换剂但是包含碱性更大的显色离子载体ETH 5294的膜为-6.3(试验值)。两个logK_exch数值之间的差别良好地对应于它们的pKa值的差别。如图8的虚线所示，镁离子、钾离子和钠离子都良好地区分开来。选择性在1M的阳离子氯化物盐溶液中、在与钠曲线相同的pH值条件下进行表征。发现钠相对于钾、镁和钙离子的选择性系数的对数值分别为-2.03、-2.97和-3.07(在显色离子载体的半质子化情况下)。这三种干扰离子相应的对数值与文献值良好符合(31，32)。

在过去的研究中，完全不含增塑剂的甲基丙烯酸酯共聚物光极膜经常表现出比增塑的PVC膜更慢的扩散性质和比增塑的PVC膜长得多的响应时间。已经发现，由MMA-DMA组成的微球体的响应时间长达12小时(28)。为了缩短响应时间，可以将聚丙烯酸正丁酯(PnBA)作为＂内部增塑剂＂，用来制备不含增塑剂的传感剂。由于其低Tg和高流动性，PnBA本身并不适合单独用来制备ISE膜，而是必须与其它较高Tg的聚合物一起使用，但是发现聚(丙烯酸正丁酯)适合用来制备不含增塑剂的微球体，在此基质中的扩散很迅速。

在实施例6中，通过使NB2和丙烯酸正丁酯在EtOAc中共聚，制备了包含接枝的NB2的聚(丙烯酸正丁酯)。所得的PnBA颗粒是使用上述高生产量的颗粒浇铸设备(25)大量制造的。图9显示了PnBA颗粒对钠离子的荧光响应。颗粒包含离子载体Na-X、NaTFPB、NB2-PnBA和空白PnBA。将颗粒的响应与上文讨论的类似的旋涂膜相比较。各数据点是十次测量的平均值，实线是根据公式2得到的理论预期响应。

微粒具有与基于薄膜的光极相同的选择性顺序。交换常数和选择性也与薄膜光极非常类似，说明颗粒的功能与薄膜完全类似。图10显示了沉积在玻璃毛细管底部的单个传感颗粒的常规响应时间，其在钠离子浓度变化的流动物流中进行表征。从图10可以看出，10微米的颗粒基本在10分钟内达到平衡响应，相对于之前报道的12小时，这是显著缩短了，是许多临床和生物医药应用所能接受的。

合成了两种可聚合的尼罗蓝衍生物(NB1和NB2)。它们具有与公知的尼罗蓝衍生物ETH 5294类似的吸光度和荧光光谱。两种染料之间的结构变化造成pKa值的很大差异，以及所得传感膜测量范围的很大变化。在将染料结合入聚合物基质中的时候，新的材料可以在离子选择性光极中成功地用作pH指示剂和含氟离子载体。

NB1-MMA-DMA表现出低的pKa值和两个荧光发射峰，比ETH 5418更适合作为显色离子载体，用来制造在低pH值和/或低分析物浓度下操作的过渡金属选择性光极。与PVC-DOS或NPOE掺混的NB2-MMA-DMA适合用来制备用于在接近中性的pH条件下测量更大量离子(特别是碱金属离子和碱土金属离子)的离子光极。

NB2还可与PnBA共聚，以制备具有更快响应时间的聚合物。首先报道的包含接枝的NB2且不含增塑剂的疏水性大块光极是使用NB2-MMA-DMA制备，根据经典光极理论具有官能Na⁺响应，具有很快的响应时间。研究发现，其对常规干扰物(例如Ca，K⁺和Mg⁺)的选择性很高。

尽管以上已经参照本发明的某些优选实施方式详细描述了本发明，但是本发明也可采取其它的形式。因此，所附权利要求书的精神和范围不应仅限于本文所揭示的优选方式的描述。

说明书以及权利要求书、摘要和附图所揭示的所有特征，以及所揭示的任意方法或工艺中的所有步骤，均可以任意的形式组合，除非这些特征和/或步骤中的至少一部分互相抵触。说明书以及权利要求书、摘要和附图中揭示的各种特征均可用能够实现相同、等价或类似目的的替代性特征来代替，除非文中有另外的表达。因此，除非有另外的说明，所揭示的每种特征都仅仅是一系列等价或类似特征中的一个例子。

参考文献

1.Seiler，K.；Simon，W.，Sens.Actuators B 1992，6，295-298。

2.Bakker，E.；Lerchi，M.；Rosatzin，T.；Rusterholz，B.；Simon，W.，Anal.Chim.Acta 1993，278，211-225。

3.Tsagkatakis，I.；Peper，S.；Retter，R.；Bell，M.；Bakker，E.，Anal.Chem.2001，73，6083-6087。

4.Brasuel，M.；Kopelman，R.；Miller，T.J.；Tjalkens，R.；Philbert，M.A.，Anal.Chem.2001，73，2221-2228。

5.Brasuel，M.；Kopelman，R.；Philbert，M.A.；Aylott，J.W.；Clark，H.；Kasman，I.；King，M.；Monson，E.；Sumner，J.；Hoyer，M.；Miller，T.J.；Tjalkens，R.，Optical Biosensors 2002，497-536。

6.Lindner，E.；Rosatzin，T.；Jeney，J.；Cosofret，V.V.；Simon，W.；Buck，R.，/.Electroanal.Chem.1993，352，309-312。

7.Lindner，E.；Cosofret，V.V.；Kusy，R.P.；Buck，R.P.；Rosatzin，T.；Schaller，U.；Simon，W.；Jeney，J.；Toth，K.；Pungor，E.，Talanta 1993，40，957-967。

8.Puntener，M.；Fibbioli，M.；Bakker，E.；Pretsch，E.，Electroanalysis2002，14，1329-1338。

9.Reinhoudt，D.N.；Engbersen，J.F.J.；Brzozka，Z.，Anal.Chem.1994，66，3618-3623。

10.Hogg，G.；Lutze，O.；Cammann，K.，Anal.Chim.Acta 1996，335，103-109。

11.Kimura，K.；Sunagawa，T.；Yokoyama，M.，Anal.Chem.1997，69，2379-2383。

12.Kimura，K.；Sunagawa，T.；Yajima，S.；Miyake，S.；Yokoyama，M.，Anal.Chem.1998，70，4309-4313。

13.Kimura，K.；Yajima，S.；Takase，H.；Yokoyama，M.；Sakurai，Y.，Anal.Chem.2001，73，1605-1609。

14.Heng，L.Y.；Hall，E.A.H.，Electroanalysis 2000，12，178-186。

15.Heng，L.Y.；Hall，E.A.H.，Electroanalysis 2000，12，187-193。

16.Qin，Y.；Peper，S.；Radu，A.；Bakker，E.，Anal.Chem.2003，75，3038-3045。

17.Malinowska，E.；Gawart，L.；Parzuchowski，P.；Rokicki，G.；Brzozka，Z.，Anal.Chirn.Acta 2000，421，93-101。

18.Qin，Y.；Bakker，E.，Anal.Chem.2003，75，6002-6010.

19.Horn，M.B.，Acrylic Resins，Reinhold Publishing Corp.：New York，1960。

20.Qin，Y.；Peper，S.；Bakker，E.，Electroanalysis 2002，13，1375-1382。

21.Heng，L.Y.；Hall，E.A.H.，Anal.Chim.Acta 2001，443，25-40。

22.Qin，Y.；Bakker，E.，Anal.Chem.2004，76，4379-4386。

23.Mi，Y.；Bakker，E.，Anal.Chem.1999，71，5279-5287。

24.Qin，Y.；Bakker，E.，Talanta 2002，58，909-918。

25.Tsagkatakis，I.；Peper，S.；Bakker，E.，Anal.Chem.2001，73，315-320。

26.Telting-Diaz，M.；Bakker，E.，Anal.Chem.2002，74，5251-5256。

27.Bakker，E.；Biihlmann，P.；Pretsch，E.，Chem.Rev.1991，97，3083-3132.

28.Peper，S.；Ceresa，A.；Qin，Y.；Bakker，E.，Anal.Chim.Acta 2003，500，127-136。

29.Lerchi，M.；Bakker，E.；Rusterholz，B.；Simon，W.，Anal.Chem.1992，64，1534-1540。

30.Shortreed，M.；Bakker，E.；Kopelman，R.，Anal.Chem.1996，68，2656-2662。

31.Seiler，K.；Simon，W.，Anal.Chim.Acta 1992，266，73-87。

32.Chan，W.H.；Lee，A.W.M.；Lee，C.M.；Yau，K.W.；Wang，K.，Analyst 1995，120，1963-1967。

Claims (22)

1.一种组合物，该组合物包含：pH指示剂；可聚合基团；以及位于它们之间的间隔基。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述pH指示剂是尼罗蓝衍生物。

3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述可聚合基团是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。

4.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述间隔基是烷氧基。

5.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述间隔基是丙氧基。

6.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述间隔基是羟苯甲酰基。

7.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，它具有以下结构：

8.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，它具有以下结构：

9.一种聚合物，它是通过聚合权利要求1的组合物形成的。

10.一种指示聚合物，它是通过共聚权利要求1的组合物与可聚合单体形成的。

11.一种指示聚合物，它包含权利要求1的组合物和共聚单体的共聚物。

12.如权利要求11所述的聚合物，其特征在于，所述pH指示剂是尼罗蓝衍生物。

13.如权利要求11所述的聚合物，其特征在于，所述共聚单体选自丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。

14.如权利要求11所述的聚合物，其特征在于，所述共聚单体包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸癸酯。

15.如权利要求11所述的聚合物，其特征在于，所述共聚单体包括聚(丙烯酸正丁酯)。

16.一种用来指示pH值的光极，其包含权利要求11的聚合物。

17.如权利要求16所述的光极，其特征在于，其还包含自增塑聚合物。

18.如权利要求16所述的光极，其特征在于，其还包含接枝的离子载体。

19.一种颗粒光极，其包含：指示聚合物，所述指示聚合物包含至少一种选自NB1和NB2的组合物；以及

聚(丙烯酸正丁酯)。

20.如权利要求19所述的颗粒光极，其特征在于，其还包含接枝的离子载体。

21.一种用来制备对目标离子具有选择性的共聚物的方法，该方法包括：

提供包括pH指示剂、间隔基和可聚合基团的单体；

将所述单体和共聚单体混合；以及

使所述单体和共聚单体聚合形成共聚物。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述单体和共聚单体通过热引发自由基溶液聚合反应来聚合。

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