CN105136758A

CN105136758A - 一种对农残检测的Eu3+标记分子印记传感器制备方法

Info

Publication number: CN105136758A
Application number: CN201510538714.2A
Authority: CN
Inventors: 高大明; 江晓敏; 郑传阳; 许梦菡; 侯婷婷; 周杨群; 陈红; 朱德春
Original assignee: Hefei College
Current assignee: Hefei College
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: CN105136758B

Abstract

本发明涉及一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，属于环境功能材料制备技术领域。包括如下步骤：Eu³⁺与APTS中氨基和农残分子预组装，与TEOS水解交联缩合后得到Eu³⁺标记的农残分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，洗脱农残分子后，拥有对农残分子选择性的识别位点空穴，农残分子再次进入传感器的识别位点后，将与识别位点上的Eu³⁺发生螯合，农残分子与Eu³⁺螯合后的荧光强度增加，利用荧光强度的改变，实现了对痕量农药分子高选择性，高结合量和高敏感性检测。本发明获得Eu³⁺标记的分子印记传感器具有识别位点刚性强，Eu³⁺不易洗脱，重复利用，较好溶剂惰性、光的稳定性、单一分散性和均一的尺寸。

Description

一种对农残检测的Eu3+标记分子印记传感器制备方法

技术领域

本发明涉及材料科学领域，特别涉及具有对痕量农药残留检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法。

背景技术

从社会发展角度来看，农药的产生及发展极大地推动了人类社会前进的步伐。然而，从环境保护和食品安全角度来看，农药具有高残留和高稳定性等特点，对人类健康产生不可小觑的危害，因此，近年来在对痕量农药的检测和相关的传感器的探索已经引起了社会研究机构广泛的关注和富有成效的探索。痕量农药残留（简称农残）的实验室检测已经通过气相色谱原子发射、气相色谱－质谱（GC-MS法）和免疫分析技术等的方法被广泛的应用。这些传统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，但是这些检测方法无法达到经济、快速、便捷的要求。综上所述，有必要寻求一种能够快速和便捷的检测痕量农药残留的方法。因此，为了解决农残检测问题，迫切地需要探究化学传感器能够对环境中农药残留提供一种高选择性、高灵敏、快速响应和低成本原位检测。

农残主要是指农药在使用一段时间后没有被分解而残留在生物体、土壤、水体以及大气中的微量农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称。目前被使用的农药包括有机氯农药、有机磷农药和氨基甲酸脂类农药，其中有机磷和氨基甲酸脂类农残性质不稳定，易受外界环境影响分解，含有部分高毒和剧毒品种，施用过程中用于生长期较短、连续采收的蔬果时，很容易因农残过高而造成人类中毒。为了保护环境和人类身体健康，国家农业部与国家卫生计生委于2014年4月联合发布食品安全国家标准《食品中农药最大残留限量》，将我国食品中农药最大残留限量从现行的2293项增加到3650项。

分子印记技术是一项新兴的分子识别技术，模板分子与功能单体通过一定的作用方式形成复合物，加入交联剂、致孔剂等物质后在复合物周围发生聚合反应，官能团和空间结构以互补的形式固定在聚合物中，以一定的手段去除印记分子后在聚合物中形成能特异识别、结合模板的空穴，从而得到对印记分子有特殊识别作用的分子印记聚合物（MolecularlyImprintedPolymers，MIPs），而分子印记传感器制备为农残检测提供很多可能。因此，为了寻找更好的方法检测出痕量农残，前人在农残检测的分子印记传感器制备方法及应用等方面开展了大量研究。

分子印记技术的选择性、富集性及灵敏性不断引起众多研究者的兴趣和关注。JonesRobertL.等人公开了“MolecularlyimprintedpolymersfordetectingHIV-1（US20100297610）”发明专利，其专利提供了利用分子印记聚合物（MIPs）能够绑定病毒分子，这种分子印记聚合物能检测和识别特定的病毒分子。中国海洋大学刘娇的硕士毕业论文（《分子印记聚合物特异性富集水体中有机磷农药的研究》）以甲基对硫磷（methylparathion，MP）为模板分子，以CHCl₃为溶剂，以二甲基丙烯酸乙二醇酯（ethyleneglycoldimethacrylate，EGDMA）为交联剂，分别合成以4-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸、丙烯酰胺为功能单体的3种分子印记聚合物，然后依次将它们作为固相萃取材料，通过紫外光谱、红外光谱分析及Scachard分析等手段，研究了对海水中3种有机磷农药（甲基对硫磷、马拉硫磷、毒死蜱）的富集分离效果。吉林大学白文在《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，以偶氮二异丁睛为引发剂，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，以PVC为粘合剂，利用印记微球制备毒死蜱分子印记敏感膜电极，构建电化学传感器，采用三电极体系，即膜修饰金电极作为工作电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝作为辅助电极，获得模板分子进入印记微球前后的信号变化。所制的传感器对乐果、马拉硫磷、甲拌磷、阿特拉津表现出较高的选择性。中国科学院智能研究所关贵俭等人（AnalyticaChimicaActa，2011，702，239-246）在一定比例的十六烷三甲基溴化铵、吡咯、2，4-D的溶液中，加入经预冷的过硫酸铵溶液之后，反应4小时，制得分子印记聚合物。在经一定处理的GC电极上，滴上一定浓度的分子印记聚合物，40℃下干燥12小时，从而形成薄膜，在磷酸盐缓冲液、高纯氮气保护，用此电极测定不同浓度的2，4-D的乙醇溶液的电流反应，实验成功地获得绝缘的2，4-D的相关电信号。

已报道的关于分子印记在痕量农药残留检测方面的文章大多属于电化学传感器，虽在分离原理阐述、洗脱时间、溶剂的选择等方面有详尽的解说，但未见灵敏度、目标分子进入识别位点后敏感的光学信号输出等方面研究，以及传统分子印记材料识别位点数量少，与目标分子结合量少，且因电化学传感器本身固有的参比电极、稳定电流的获得、灵敏度等方面弊端，导致这些研究无法在实际中取得广泛的应用。

虽然分子印记技术具有选择性，但是目标分子选择性的进入识别位点，缺乏信号输出。在敏感信号输出方面，识别位点被荧光标记的印记分子是对目标分析物的高灵敏响应理想材料。在各种信号传感器中，基于荧光淬灭或荧光增强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敏感信号输出和可靠的检测结果，利用荧光增强机理的化学传感器对农药残留用荧光方法检测是极其有利的。拥有芳环结构的农药，有离域的π-π*键，属于弱的共轭体系。当农药分子进入聚合物与在识别位点与聚合物中的官能基团发生螯合后，聚合物的结构发生改变，共轭性、刚性提高，聚合物的荧光强度增强，从而可以对目标分子进行检测。此外，稀土金属离子螯合目标分析物，其稀土螯合物荧光强度增强，通过结合目标分析物后荧光强度的改变，实现对目标分子痕量检测。荧光淬灭是基于荧光共振能量转移的机理，当目标分析物通过非共价或共价键形式结合在识别位点，修饰在印记识别位点上富电子的荧光分子，在空间上与缺电子的目标分析物相互接近，发生能量共振转移，使得荧光分子的荧光强度下降，实现对目标分析物的痕量检测。

上述的光化学传感器在化学传感器家族中具有许多特殊的优点：易于加工成小巧、轻便和空间适应性好的探头；具有很强的抗电磁干扰能力；所涉及的许多光学信号测量可以通过自身参比方式获得，毋需如电化学传感器中需要另外的参比装置。在光化学传感器的研究中，虽然可以检测的信号有吸收、反射、荧光或化学发光、散射、折射和偏振光等光学性质，但比较常见的是吸收和荧光。吸收与荧光相比较，其灵敏度较低，选择性也较差，因而在各种各样的光化学传感器中，荧光化学传感器占绝大多数。荧光化学传感器是依靠荧光信号为检测手段，通常有荧光的增强、猝灭或者发射波长的移动，具有方便快捷、较高的灵敏度与选择性、可以利用光纤技术实现远距离实时检测等优点，已成为光化学传感器技术研究者们备感兴趣的研究领域。

于此同时，我们关注到稀土金属离子作为一种有用的发光中心，在无机及有机发光材料中已有广泛应用。众所周知，聚合物在稀土荧光络合物向材料的转变过程中发挥着重要作用。含有发光稀土离子聚合物兼具稀土离子的发光性能和聚合物易加工的特点，潜在着广阔的应用前景。稀土离子与高分子链上含有羟基、磺酸基或者其他配体的高分子化合物反应得到稀土高分子络合物已有报道。

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5D₀→7F₂的跃迁，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（SpectrochimicaActaPartA，2011，82，159–163）。

1999年，AmandaL.Jenkins等人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学信号更易传导，而且使得农药与印记空穴的结合更稳定，从而更能发挥分子印记技术选择性、富集性及灵敏性的优点（Analyst，2001，126，798–802）。2014年，代昭等人公开了“一种核壳型稀土离子印记聚合物微球（CN201410775896.0）”的发明专利，报道了以二乙烯基苯通过沉淀聚合制备聚二乙烯基苯（polydivinylbenzene，PDVB）微球，在紫外辐照下引发功能性单体在PDVB微球表面接枝聚合，得到一种核壳型的稀土离子印记聚合物微球的方法。郑旭东等人报道了“一种荧光离子印记探针的制备方法”及应用方面的专利（CN201410565890.0），主要介绍一种用于检测水中痕量的Cu²⁺离子的荧光印记探针的制备方法，用稀土铕离子配合物作为发光基团，Cu²⁺离子作为模板分子，甲基丙烯酸（methacrylicacid，MAA）为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯（ethyleneglycoldimethacrylate，EGDMA）为交联剂，偶氮二异丁腈（2,2-azobisisobutyronitrile，AIBN）为引发剂，制备印记荧光探针的方法，痕量分析检测实验以及选择性实验用来研究了制备的荧光探针的选择性分析性能，结果表明利用本发明获得的荧光印记探针具有对Cu²⁺良好的识别性能。

综上所述，无论是运用传统的分子印记技术对农药残留实施选择性分离和检测，还是采用稀土发光离子标记在识别位点都因为传统方法制备的印记材料识别位点数量较少，结合动力学慢，对目标分析物结合量低，导致印记材料选择性和敏感性下降。

国际上，将稀土螯合发光技术应用到纳米材料的分子印记技术中从而对农药残留进行痕量检测尚处于起步阶段，相关文献报道较少，因此，开展此类研究具有重要理论和现实意义。正硅酸乙酯（Tetraethylorthosilicate，TEOS）水解制备二氧化硅纳米粒子的制备技术已成熟，依据Eu³⁺离子能与3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTS）中的氨基和目标分析物（农药分子）配位螯合，在碱性条件下水解制备二氧化硅纳米粒子，Eu³⁺离子被二氧化硅纳米粒子基质中氨基牢牢的绑缚，同时Eu³⁺离子可以与识别位点的目标分析物进行配位螯合，使Eu³⁺离子荧光强度增强，实现对目标分析物的检测。因此，用3-氨丙基三乙氧基硅烷、TEOS、Eu³⁺离子和目标分析物（农药分子）制备Eu³⁺标记的农药分子印记的二氧化硅纳米粒子传感器可以对目标分析物（农药分子）进行痕量检测具有重大的现实意义。

在本发明中，我们报道了基于稀土螯合发光原理及分子印记技术制备Eu³⁺标记分子印记的二氧化硅纳米粒子传感器，实现了对痕量毒死蜱、吡虫啉和2，4-D三种农药分子的检测。3-氨丙基三乙氧基硅烷中的三个乙氧基在碱性条件下与TEOS中四个乙氧基相互水解交联得到二氧化硅纳米粒子，因为氨基为给电子基，易于与三价铕离子螯合，同时所选择的目标分析物农药分子也与三价铕离子螯合，从而将铕离子绑缚在纳米二氧化硅基质中的印记识别位点上。因为在纳米分子印记技术，识别位点位于纳米材料的表面，相对于传统的印记材料印记识别位点数量多，快速的结合动力学，对目标分析物的高结合量，同时在识别位点的稀土发光材料既可以结合目标分子物，结合后又可以以荧光强度改变来输出光学信号，因此，所制备的二氧化硅纳米粒子传感器对农药分子具有高度选择性，快速的结合动力学，高结合容量，当目标分析物农药分子进入识别位点与铕离子螯合后，根据稀土螯合发光原理，从而使铕离子的发光效率增大，利用荧光强度的改变，实现对痕量农药残留分子的检测。

发明内容

本发明目的是针对目前现有技术中传统分子印记材料识别位点数量少，结合动力学慢，敏感性差以及结合目标分析物后无信号输出的不足，本发明首次利用Eu³⁺离子能与3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTS）中的富电子的氨基和目标分析物分子（农药分子）配位螯合，在碱性条件下3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯的水解后得到二氧化硅纳米粒子，其粒子基质中绑缚了Eu³⁺离子与氨基、目标分析物配位螯合衍生物，目标分析物分子螯合后Eu³⁺离子荧光强度增强，二氧化硅纳米粒子基质中的Eu³⁺离子配位螯合形成具有荧光特性的分子印记传感器，因此，可以探究稀土螯合发光和分子印记技术在农残检测方面的应用。本发明所述方法为化学合成法，首先，Eu³⁺离子与3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTS）和农药目标分析物分子预组装，然后，上述混合液与正硅酸乙酯水解缩合后得到Eu³⁺标记的农药分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，这种传感器具有高选择性、快速结合动力学、高敏感信号输出特性。

本发明的技术方案是：一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，包括Eu³⁺与3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTS）和农药目标分析物毒死蜱分子预组装，水解缩合后得到Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，其特征在于：所述的Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器中洗脱了模板分子（目标分析物毒死蜱分子）后，其拥有对目标分析物毒死蜱分子选择性的识别位点，目标分析物毒死蜱分子进入二氧化硅纳米粒子传感器的识别位点后，将进一步与识别位点上的Eu³⁺离子发生螯合，依据稀土螯合发光原理，目标分析物毒死蜱分子与Eu³⁺离子螯合后的发光效率增大，利用荧光强度的改变，实现了对痕量农药目标分析物毒死蜱分子选择性检测，本发明的制备过程包括如下两个步骤：

1.1第一步是Eu³⁺与APTS和农药目标分析物毒死蜱分子的预组装：首先，用精度为万分之一的电子天平准确称量0.0300g~0.0400gEu₂O₃置于25mL烧杯中，其次，用体积刻度可调节的1L的微量进样器向烧杯中加入200μL~400μL硝酸，再向其中加入1mL~2mL去离子水，超声反应至溶液澄清，然后再用体积刻度可调节的1L的微量进样器向上述溶液中加入100μL~300μL的APTS，最后，再用电子天平准确称量0.0200~0.0400g痕量毒死蜱加入上述溶液中，超声5min~10min中后静置20min~30min，最终得到Eu³⁺与APTS和农药目标分析物毒死蜱分子配合物溶液；

1.2第二步是Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器的制备：用体积刻度可调节的1mL微量进样器向上述制得的Eu³⁺与APTS和农药目标分析物毒死蜱分子配合物溶液中准确加入2mL~3mL正硅酸乙酯，将上述混合溶液移置于250mL圆底烧瓶，再向其中加入0.5mL～1.5mL氨水和80mL~100mL乙醇，将梭形磁子置于其中，在450rpm~550rpm下搅拌4h~5h，然后将所得产物平均分装在三支50mL的离心管中，进行离心分离，得到水解缩合的产物，再用90%乙醇重复离心、超声洗涤三次，去除吸附在表面Eu³⁺标记分子印记传感器多余的APTS和农药目标分析物毒死蜱分子，最后用去离子水离心、超声清洗三次，弃上层清液，得到Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，在相同的操作条件下，也可制得Eu³⁺标记的吡虫啉或2，4-D分子印记二氧化硅纳米粒子传感器；

将上述所得的Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，用30~40mL的1molL^-1HNO₃超声洗脱三次去除识别位点的目标分子毒死蜱，然后用去离子水清洗至中性，得到对痕量毒死蜱具有高选择性、高灵敏性和痕量探测的Eu³⁺标记的分子印记二氧化硅纳米粒子传感器。

作为对现有技术的进一步改进，所说Eu³⁺离子标记分子印记传感器是二氧化硅纳米粒子聚合物。所说Eu³⁺标记的分子印记传感器基质体是二氧化硅。所说Eu³⁺标记分子印记传感器荧光强度可以通过控制加入Eu³⁺离子的量来控制。所说Eu³⁺标记分子印记传感器粒径大小可以通过调节正硅酸乙酯的量来加以调控。所说Eu³⁺标记分子印记传感器检测的目标分析物分子分别为毒死蜱，吡虫啉和2，4-D农药分子。所说Eu³⁺标记分子印记传感器表面和基质体内具有目标分析物分子选择性识别位点。所说Eu³⁺标记分子印记传感器识别位点上被氨基绑缚的Eu³⁺能够与进入印记位点目标分析物分子形成配合物。所说Eu³⁺标记分子印记传感器是基于稀土螯合发光原理实现对痕量目标分析物分子的检测。

相对于现有技术的有益效果

近年来，以稀土离子作为分子印记吸引了大批研究者的兴趣。2007年，SouthardGlenE.公开了“Processablemolecularlyimprintedpolymers（US20070197746）”的发明专利，该发明专利提供一种用于制备分子印记聚合物的方法，主要就是利用Eu³⁺离子作为配体中心制备印记聚合物，从而提高检测目标分析物的准确性。2013年，刘春波等人公开了“一种稀土掺杂型荧光印迹聚合物的制备方法（CN201310119565.7）”的发明专利，该发明首先在硅球表面修饰2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸，以合成的Eu(TTA)₃（TTA：2-噻吩甲酰三氟丙酮）通过配体交换的方法共价连接在硅球表面，随后以制得的铕配合物修饰的硅球作为稳定剂，利用皮克林乳液聚合法合成了以三氟氯氰菊酯为模板分子，MAA为功能单体，EGDMA为交联剂，AIBN为引发剂的荧光分子印记聚合物，并用于光学检测三氟氯氰菊酯。制备的荧光分子印记聚合物具有很好的单分散性和均一的尺寸，高的光学和pH稳定性，且具有选择性识别三氟氯氰菊酯的能力。郑旭东等人公开了发明专利“一种稀土荧光分子印迹膜的制备方法及其应用（CN201510035686.2）”，该发明专利采用溶液法制备Eu³⁺稀土配合物，再将稀土配合物将硅基表面包覆，采用表面分子印记技术，以氟氯氰菊酯为模板，MAA为功能单体，EGDMA为交联剂，AIBN为引发剂，制备稀土荧光印记探针的方法。使用荧光分析法对水样中微量氟氯氰菊酯进行检测，相关系数R²=0.99269，结果表明利用该发明获得稀土荧光印记探针对氟氯氰菊酯分子具有优越识别性能和极高的灵敏度。2014年，江苏联合化工有限公司公开了发明专利“稀土掺杂的核壳式荧光印迹聚合物的制备方法（CN201410200236.X）”，该发明包括如下工艺步骤：1）铕掺杂的钒酸钇纳米粒子的制备；2）核壳式分子印记荧光聚合物的制备；3）对应作为参照的非印记聚合物（YVO₄:Eu³⁺NIPs）的制备。利用简单的湿化学法合成了稀土铕掺杂的钒酸钇纳米颗粒，并利用分子印记技术制得了具有核壳式结构的分子印记荧光传感器。利用该发明获得的荧光复合材料具有较好水相分散性和光学稳定性，与以有机小分子染料和量子点作为荧光信号制得的传感器相比，具有毒性小、化学稳定性高、发光强度高而稳定、stokes位移大等一系列特点，并还能实现快速识别和光学检测水溶液中残留的三氟氯氰菊酯。

上述文献报道的用稀土离子作为光学发光信号的分子印记传感器，主要归结为两类：一类是以Eu³⁺离子为配体中心，与功能单体和目标分析物相结合，在交联剂存在条件下聚合制备传统的荧光分子印记聚合物；另一类是在二氧化硅表面以Eu³⁺离子为配体中心，与功能单体和目标分析物相结合，在交联剂存在条件下聚合制备芯-壳型荧光分子印记聚合物。第一类方法中制备的传统的荧光分子印记聚合物主要存在以下缺点：这种方法制备的印记材料识别位点数量较少，很多识别位点位于印记材料内部，由于空间阻力大而无法进入，结合动力学慢，对目标分析物结合量低，导致印记材料选择性和敏感性下降；第二类方法中制备芯-壳型荧光分子印记聚合物主要存在以下缺点：印记壳层容易自聚合成块状聚合物，而不是印记薄膜，不易合成纳米印记壳层，印记聚合物制备过程繁琐，识别位点的Eu³⁺容易洗脱，降低荧光信号输出，导致选择性、结合量、结合速度和敏感性下降。同时两类方法中的荧光分子印记高分子聚合物刚性不够强，识别位点容易塌陷，因此，合成高选择性、高结合量、快速结合动力学，高敏感信号输出Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，实现对痕量农药分子识别和检测尤其必要性。

利用稀土Eu³⁺与APTS和目标分析物分子预组装，水解缩合后得到Eu³⁺标记的分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，能够提供对农药残留分子高选择性和高敏感的痕量检测。

本发明中Eu³⁺标记分子印记传感器的制备方法如下：首先，用精度为万分之一的电子天平准确称量0.0300g~0.0400gEu₂O₃置于25mL烧杯中，其次，用体积刻度可调节的1L的微量进样器向烧杯中加入200μL~400μL硝酸，再向其中加入1mL~2mL去离子水，超声反应至溶液澄清，然后再用体积刻度可调节的1L的微量进样器向上述溶液中加入100μL~300μL的APTS，最后，再用电子天平准确称量0.0200~0.0400g痕量毒死蜱加入上述溶液中，超声5min~10min中后静置20min~30min，最终得到Eu³⁺与APTS和农药目标分析物毒死蜱分子配合物溶液；

然后用体积刻度可调节的1mL微量进样器向上述制得的Eu³⁺与APTS和农药目标分析物毒死蜱分子配合物溶液中准确加入2mL~3mL正硅酸乙酯，将上述混合溶液移置于250mL圆底烧瓶，再向其中加入0.5mL～1.5mL氨水和80mL~100mL乙醇，将梭形磁子置于其中，在450rpm~550rpm下搅拌4h~5h，然后将所得产物平均分装在三支50mL的离心管中，进行离心分离，得到水解缩合的产物，再用90%乙醇重复离心、超声洗涤三次，去除吸附在表面Eu³⁺标记分子印记传感器多余的APTS和农药目标分析物毒死蜱分子，最后用去离子水离心、超声清洗三次，弃上层清液，得到Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记纳米二氧化硅粒子传感器，在相同的操作条件下，也可制得Eu³⁺标记的吡虫啉或2，4-D分子印记纳米二氧化硅粒子传感器；

将上述所得的Eu³⁺标记分子印记传感器，用无水乙醇清洗一次去除吸附在表面Eu³⁺标记分子印记传感器多余的APTS，然后用去离子水清洗三次，分别得到对毒死蜱、吡虫啉和2，4-D具有高选择性、高灵敏性和痕量探测的Eu³⁺标记分子印记传感器。

综上所述，其一：分子印记传感器，尤其是Eu³⁺标记的分子印记纳米粒子传感器，既具有纳米分子印记技术的高选择性、高识别性，又因引入稀土元素而增加了敏感光学信号输出特性。

其二：以毒死蜱、吡虫啉和2，4-D为模板制备的Eu³⁺标记分子印记纳米粒子传感器，能够分别对毒死蜱、吡虫啉和2，4-D选择性识别。当存在目标分析物农药分子，由于浓度差的驱动力使得农药分子进入二氧化硅基质中识别位点与Eu³⁺发生螯合反应，金属离子Eu³⁺配位形成有机配体，这种有机配体吸收能量后，同时将能量转移给金属离子Eu³⁺，利用荧光强度的改变实现对痕量农药分子的检测。可见，本发明所提供的方法是可靠的、实用的，技术是可行的。

其三：与传统的分子印记聚合物相比较，稀土元素Eu³⁺标记的分子印记纳米粒子传感器具有较大的比表面积，拥有较多的识别位点，印记材料刚性强，识别位点不易坍塌，提高了对目标分子选择性识别，利用稀土螯合发光原理，提高了对目标分析物的高敏感的检测。

其四：本发明所提供的方法中，Eu³⁺标记的分子印记纳米粒子传感器的粒径和厚度可控，可以通过调节正硅酸乙酯的量加以控制。

其五：选择APTS和正硅酸乙酯水解制备二氧化硅纳米粒子传感器，因为其具有以下优点：（1）容易合成二氧化硅纳米粒子，较大的比表面积，相对较低成本；（2）相对于高分子聚合物来说，二氧化硅纳米粒子基质中识别位点的刚性更强，识别位点不易坍塌，选择性更强；（3）氨基为给电子基，容易与Eu³⁺发生螯合，使其交联在二氧化硅基质中；（4）二氧化硅粒子对溶剂的惰性。

附图说明

图1是本发明所采用的Eu³⁺标记的分子印记传感器对目标分析物检测示意图。

图2是本发明所采用Eu³⁺溶液归一化紫外-可见吸收光谱光谱图。

图3是本发明所采用的Eu³⁺标记的分子印记传感器的扫描电子显微镜图。

图4是本发明所采用的以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器对不同浓度毒死蜱检测的紫外吸收光谱。

图5是本发明所采用的以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究毒死蜱的检测极限。

图6是本发明所采用的以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究毒死蜱的荧光增强常数的光谱图（A）以及由此绘制的荧光增强常数图（B）。

图7是本发明所采用的以吡虫啉、2，4-D为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器分别对不同浓度吡虫啉（A）和2，4-D（B）检测的紫外吸收光谱。

图8是本发明所采用的分别以吡虫啉和2，4-D为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器分别探究对吡虫啉（A）和2，4-D（B）的检测极限。

图9是本发明所采用的以吡虫啉为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究吡虫啉的荧光增强常数的光谱图（A）及由此绘制的荧光增强常数图（B）。

图10是本发明所采用的以2，4-D为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究2，4-D的荧光增强常数的光谱图（A）及由此绘制的荧光增强常数图（B）。

根据附图进一步解释具体实施方式

图1是本发明所采用的Eu³⁺标记的分子印记传感器对目标分析物检测示意图。在图1中，首先，制备的Eu³⁺标记的农药分子印记传感器中Eu³⁺标记在识别位点处与目标分析物螯合，在365nm波长紫外灯下激发Eu³⁺与目标分析物螯合物增强的荧光发射光谱为红色发光谱带；其次，Eu³⁺标记的农药分子印记传感器中，目标分子物（农药分子）被从二氧化硅纳米粒子传感器基质从洗脱出来，在365nm波长紫外灯下，由于目标分析物被洗脱，Eu³⁺失去与农药分子螯合，所以，荧光发射光谱带为红色发光谱带荧光强度明显减弱；最后，洗脱农药分子的Eu³⁺标记的农药分子印记二氧纳米粒子传感器，农药分子再次进入识别位点于识别位点上的Eu³⁺螯合，在365nm波长紫外灯下激发Eu³⁺与目标分析物螯合物，荧光发射光谱为红色发光谱带荧光明显增强，从而实现对农药分子的检测。

图2是本发明所采用Eu³⁺溶液归一化紫外-可见吸收光谱图。因稀土离子对光的吸收是由内层4f电子在不同能级之间的跃迁所致，产生吸收光谱谱线很窄，特异性强，适合作为信号传导元素。

图3是本发明所采用的Eu³⁺标记的分子印记传感器的扫描电子显微镜图。图中Eu³⁺标记的分子印记二氧化硅纳米粒子传感器呈规则的球形，粒径大约250nm左右，且制备条件简单易控，容易组装成传感器阵列形式。

图4是本发明所采用的以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器对不同浓度毒死蜱检测的紫外吸收光谱。图中所示是一定浓度的洗脱了毒死蜱分子印记传感器溶液中，在图中毒死蜱浓度由下至上依次为0mol·L^-1，1×10^-5mol·L^-1，2×10^-5mol·L^-1，3×10^-5mol·L^-1，4×10^-5mol·L^-1，5×10^-5mol·L^-1，6×10^-5mol·L^-1，7×10^-5mol·L^-1，8×10^-5mol·L^-1和9×10^-5mol·L^-1，分别被加入到洗脱了毒死蜱分子印记传感器溶液中，并分别检测其紫外-可见吸收光谱。谱图中，吸收峰有明显的红移现象，这是由于毒死蜱目标分子进入到印记传感器的识别位点与识别位点中标记的Eu³⁺相互螯合，Eu³⁺的电子云密度发生改变，共轭程度增加造成的。这种现象也说明了，以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器对毒死蜱的检测有效果。

图5是本发明所采用的以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究毒死蜱的检测极限。先加入较低浓度的毒死蜱溶液检测分子印记传感器荧光发射光谱线是否有明显的增强，若没有明显的增强，则增加毒死蜱目标分子的浓度，若有荧光增强，则重新配置印记传感器溶液，再次加入此浓度的毒死蜱溶液。图中以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究毒死蜱的检测极限为10^-12mol·L^-1。图中Eu³⁺标记的分子印记传感器发射荧光光谱图对应所加的毒死蜱浓度从下至上依次为0mol·L^-1，10^-12mol·L^-1，10^-11mol·L^-1，10^-10mol·L^-1，10^-9mol·L^-1，10^-8mol·L^-1和10^-7mol·L^-1。

图6是本发明所采用的以毒死蜱为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究毒死蜱的荧光增强常数的光谱图（A）以及由此绘制的荧光增强常数图（B）。由图5得出的检测极限为依据，在检测极限的同一数量级上由小到大（0mol·L^-1，1×10^-12mol·L^-1，2×10^-12mol·L^-1，3×10^-12mol·L^-1，4×10^-12mol·L^-1，5×10^-12mol·L^-1，6×10^-12mol·L^-1，7×10^-12mol·L^-1，8×10^-12mol·L^-1、9×10^-12mol·L^-1和10×10^-12mol·L^-1）逐渐增加毒死蜱的浓度，并分别检测相对应Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱，如图6（A）所示。图6（B）中，I表示的是加入毒死蜱后Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱所对应最大强度，I₀表示的是没有加入毒死蜱Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱所对应最大强度。荧光增强常数K=3.935×10¹⁰mol·L^-1。

图7是本发明所采用的以吡虫啉、2，4-D为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器分别对不同浓度吡虫啉（A）和2，4-D（B）检测的紫外吸收光谱。在图7（A）中吡虫啉浓度由下至上依次为0mol·L^-1，1×10^-5mol·L^-1，2×10^-5mol·L^-1，3×10^-5mol·L^-1，4×10^-5mol·L^-1，5×10^-5mol·L^-1，6×10^-5mol·L^-1，7×10^-5mol·L^-1，8×10^-5mol·L^-1，9×10^-5mol·L^-1和10×10^-5mol·L^-1，分别被加入到洗脱了Eu³⁺标记的吡虫啉分子印记传感器溶液中，并分别检测其紫外-可见吸收光谱。谱图中，吸收峰有明显的红移现象，这是由于吡虫啉目标分子进入到印记传感器的识别位点与识别位点中标记的Eu³⁺相互螯合，Eu³⁺的电子云密度发生改变，共轭程度增加造成的。这种现象也说明了，以吡虫啉为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器对吡虫啉的检测有效果。图7（B）中2,4-D与上述同样。

图8是本发明所采用的分别以吡虫啉和2，4-D为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器分别探究对吡虫啉（A）和2，4-D（B）的检测极限。先加入较低浓度的吡虫啉溶液检测分子印记传感器荧光发射光谱线是否有明显的增强，若没有明显的增强，则增加吡虫啉目标分子的浓度，若有荧光增强，则重新配置印记传感器溶液，再次加入此浓度的吡虫啉溶液。图8（A）中以吡虫啉为印记模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究吡虫啉的检测极限为10^-12mol·L^-1。图8（A）Eu³⁺标记的分子印记传感器发射荧光光谱图对应所加的吡虫啉浓度从下至上依次为0mol·L^-1，10^-12mol·L^-1，10^-11mol·L^-1，10^-10mol·L^-1，10^-9mol·L^-1，10^-8mol·L^-1，10^-7mol·L^-1、10^-6mol·L^-1和10^-5mol·L^-1。同理可得到图8（B）中的2，4-D的检测极限。

图9是本发明所采用的以吡虫啉为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究吡虫啉的荧光增强常数的光谱图（A）及由此绘制的荧光增强常数图（B）。由图8（A）得出的检测极限为依据，在检测极限的同一数量级上由小到大（0mol·L^-1，1×10^-12mol·L^-1，2×10^-12mol·L^-1，3×10^-12mol·L^-1，4×10^-12mol·L^-1，5×10^-12mol·L^-1，6×10^-12mol·L^-1，7×10^-12mol·L^-1，8×10^-12mol·L^-1、9×10^-12mol·L^-1和10×10^-12mol·L^-1）逐渐增加吡虫啉的浓度，并分别检测相对应Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱，如图9（A）所示。图9（B）中，I表示的是加入吡虫啉后Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱所对应最大强度，I₀表示的是没有加入吡虫啉Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱所对应最大强度。荧光增强常数K=5.926×10¹⁰mol·L^-1。

图10是本发明所采用的以2，4-D为模板分子制备的Eu³⁺标记的分子印记传感器探究2，4-D的荧光增强常数的光谱图（A）及由此绘制的荧光增强常数图（B）。由图8（B）得出的检测极限为依据，在检测极限的同一数量级上由小到大（0mol·L^-1，1×10^-12mol·L^-1，2×10^-12mol·L^-1，3×10^-12mol·L^-1，4×10^-12mol·L^-1，5×10^-12mol·L^-1，6×10^-12mol·L^-1，7×10^-12mol·L^-1，8×10^-12mol·L^-1、9×10^-12mol·L^-1和10×10^-12mol·L^-1）逐渐增加2，4-D的浓度，并分别检测相对应Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱，如图10（A）所示。图10（B）中，I表示的是加入2，4-D后Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱所对应最大强度，I₀表示的是没有加入2，4-D的Eu³⁺标记的分子印记传感器荧光发射光谱所对应最大强度。荧光增强常数K=2.979×10¹⁰mol·L^-1。

具体实施方式：一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，包括Eu³⁺与3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTS）和农药目标分析物毒死蜱分子预组装，水解缩合后得到Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，其特征在于：所述的Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器中洗脱了模板分子（目标分析物毒死蜱分子）后，其拥有对目标分析物毒死蜱分子选择性的识别位点，目标分析物毒死蜱分子进入二氧化硅纳米粒子传感器的识别位点后，将进一步与识别位点上的Eu³⁺离子发生螯合，依据稀土螯合发光原理，目标分析物毒死蜱分子与Eu³⁺离子螯合后的发光效率增大，利用荧光强度的改变，实现了对痕量农药目标分析物毒死蜱分子选择性检测，本发明的制备过程包括如下两个步骤：

将上述所得的Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，用30~40mL的1molL^-1HNO₃超声洗脱三次去除识别位点的目标分子毒死蜱，然后用去离子水清洗至中性，得到对痕量毒死蜱具有选择性、灵敏性和痕量探测的Eu³⁺标记的分子印记二氧化硅纳米粒子传感器。

实施例1：根据稀土螯合发光原理，利用Eu³⁺与目标分子、APTS中氨基螯合，在碱性条件下与正硅酸乙酯相互水解交联后制得Eu³⁺标记的分子印记SiO₂纳米粒子传感器。具体步骤如下：

称取0.0312g的Eu₂O₃置于25mL烧杯中，向其分别加入250μL浓硝酸和1300uL的去离子水，超声7min，待溶液澄清，得Eu(NO₃)₃溶液。取0.0368g的毒死蜱超声溶解于乙醇溶液中，随后于溶液中加入240μL的APTS，然后，将此溶液加入之前制得的Eu(NO₃)₃溶液，再将溶液置于250mL的圆底烧瓶中，超声9min，静置28min后，加入2.9mL的TEOS，以氨水调节pH为10，加入90mL乙醇水，使得溶液体积调节至100mL。将溶液置于磁力搅拌器上，以750rpm搅拌3min后，再温和搅拌（固定转速500rpm）4h后，所得溶液平均分装在三支50mL的离心管中，进行离心分离，得到水解印记聚合物。取90mL浓硝酸，于500mL容量瓶中，配置1moL·L^-1HNO₃，在三支离心管中加入HNO₃，离心洗涤三次，弃上层清夜，干燥，得Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器。

实施例2：称取0.0180g的Eu₂O₃置于25mL烧杯中，向其分别加入240μL浓硝酸和1300uL的去离子水，超声6分钟，待溶液澄清，得Eu(NO₃)₃溶液。取0.0240g的吡虫啉超声溶解于乙醇溶液中，随后于溶液中加入220μL的APTS，然后，将此溶液加入之前制得的Eu(NO₃)₃溶液，再将溶液置于250mL的圆底烧瓶中，超声9min，静置30min后，加入2.5mL的TEOS，以氨水调节pH为10，加入85mL乙醇水，使得溶液体积调节至100mL，将溶液置于磁力搅拌器上，以750rpm搅拌5min后，再温和搅拌（固定转速500rpm）5h后，所得溶液平均分装在三支50mL的离心管中，进行离心分离，得到水解印记聚合物。取90mL浓硝酸，于500mL容量瓶中，配置1moL·L^-1HNO₃，在三支离心管中加入HNO₃，离心洗涤三次，弃上层清夜，干燥，得Eu³⁺标记的吡虫啉分子印记二氧化硅纳米粒子传感器。

实施例3：称取0.0176g的Eu₂O₃置于25mL烧杯中，向其分别加入220μL浓硝酸和1200uL的去离子水，超声5分钟，待溶液澄清，得Eu(NO₃)₃溶液。取0.0221g的2，4-D超声溶解于乙醇溶液中，随后于溶液中加入216μL的APTS，然后，将此溶液加入之前制得的Eu(NO₃)₃溶液，再将溶液置于250mL的圆底烧瓶中，超声8min，静置25min后，加入2.82mL的TEOS，以氨水调节pH为9～10，加入93mL乙醇水，使得溶液体积调节至100mL，将溶液置于磁力搅拌器上，以750rpm搅拌三分钟后，再温和搅拌（固定转速500rpm）5h，所得溶液平均分装在三支50mL的离心管中，进行离心分离，得到水解印记聚合物。取90mL浓硝酸，于500mL容量瓶中，配置1moL·L^-1HNO₃，在三支离心管中加入HNO₃，离心洗涤三次，弃上层清夜，干燥，得Eu³⁺标记的2，4-D分子印记二氧化硅纳米粒子传感器。

Claims

1.一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，包括Eu³⁺与3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTS）和农药目标分析物毒死蜱分子预组装，水解缩合后得到Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器，其特征在于：所述的Eu³⁺标记的毒死蜱分子印记二氧化硅纳米粒子传感器中洗脱了模板分子（目标分析物毒死蜱分子）后，其拥有对目标分析物毒死蜱分子选择性的识别位点，目标分析物毒死蜱分子进入二氧化硅纳米粒子传感器的识别位点后，将进一步与识别位点上的Eu³⁺离子发生螯合，依据稀土螯合发光原理，目标分析物毒死蜱分子与Eu³⁺离子螯合后的发光效率增大，利用荧光强度的改变，实现了对痕量农药目标分析物毒死蜱分子选择性检测，本发明的制备过程包括如下两个步骤：

2.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺离子标记分子印记传感器是纳米二氧化硅纳米粒子聚合物。

3.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记的分子印记传感器基质体是二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记分子印记传感器荧光强度可以通过控制加入Eu³⁺离子的量来控制。

5.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记分子印记传感器粒径大小可以通过调节正硅酸乙酯的量来加以调控。

6.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记分子印记传感器检测的目标分析物分子分别为毒死蜱，吡虫啉和2，4-D农药分子。

7.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记分子印记传感器表面和基质体内具有对目标分析物分子选择性识别位点。

8.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记分子印记传感器识别位点上被氨基绑缚的Eu³⁺能够与进入印记识别位点目标分析物分子形成配合物。

9.根据权利要求1所述的一种对农残检测的Eu³⁺标记分子印记传感器制备方法，其特征是：所说Eu³⁺标记分子印记传感器是基于稀土螯合发光原理实现对痕量目标分析物分子的检测。