CN105670612B - 一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,步骤如下:1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;2)将铜离子加入步骤1)获得的溶液中,混合均匀;3)铜纳米簇原液的制备;4)将铜纳米簇原液在透析袋中透析,制得铜纳米簇溶液;5)多聚糖溶液的制备;6)将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;7)将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止,后用超纯水清洗3~5次,即制得铜纳米簇水凝胶。其优点是:以制备的铜纳米簇以及琼脂糖、海藻酸钠和明胶为原材料,制备出荧光纳米铜簇水凝胶,使得制备的凝胶较均匀且重现性好;简单易行、快速,制备过程无污染。

Description

一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法
技术领域
本发明属于化学及生物科学技术领域,具体地说是一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法。
背景技术
在现代化学、农业、生物和环境科学中,pH值的测量是一个非常重要的方面,测定pH值的变化一般采用对pH值敏感的膜玻璃电极。然而,传统的玻璃电极具有体积大、需要液体量较多,且玻璃易破裂等缺点限制其应用。
据研究报到,一些金属氧化物电极如:TiO2,RuO2和ZnO等所制备的电极对pH具有响应,但是大多数这类电极另外需要一个参比电极,因此使得所制备的新电极体积增大;另一种对pH敏感的光纤传感器是测量物质表面的等离子体共振光谱,其原理为:探针周围液体pH值的改变会引起水凝胶层的溶胀/收缩,导致探针折射率的改变,从而影响透射光谱共振波长的改变,但是,此种方法具有花费较高、制备复杂等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状,旨在将凝胶作为传感器指示体系中pH变化,随着pH的增加,凝胶的荧光强度减弱,且原料成本低廉易得、操作简单易行,制得的凝胶较均匀、重现性好、制备过程无污染的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇水凝胶的制备方法。
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液,其中,BSA为牛血清白蛋白;
2)将铜离子按照BSA:Cu2+重量比为10~40:1~10加入步骤1)获得的溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠至步骤2)获得的溶液中,同时调节溶液的pH值至9~13,在37~60度的温度下搅拌,制得铜纳米簇原液;
4)将铜纳米簇原液在透析袋中透析,获得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为5~9.5:0.5~3:0.5~2制成混合均匀的粉末,将粉末加入去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至50~80度后,按照体积比为0.5~1:1~3将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置10~60分钟,用超纯水清洗3~5次,超纯水每次用量为3~10ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
优选地,所述步骤2)中BSA:Cu2+的重量比优选为23:1;
优选地,所述步骤1)、2)中可选用DNA或谷胱甘肽替代BSA;
优选地,步骤4)中,透析时间为48h,且在透析期间每三小时换一次超纯水。
优选地,步骤5)中,粉末与去离子水按照0.1~2%(w/v)配置;所述琼脂糖、海藻酸钠和明胶重量比优选为9:0.5:0.5。
优选地,步骤6)中,铜纳米簇溶液与多聚糖溶液的体积比优选为1:3。
本发明一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其优点是:以制备的铜纳米簇以及琼脂糖、海藻酸钠和明胶为原材料,制备出荧光纳米铜簇水凝胶,使得制备的凝胶较均匀且重现性好;本发明简单易行、快速,材料来源广泛廉价,制备过程无污染;在一般化学实验室即可完成,并可进行大规模工业化生产。
附图说明
图1是实例1合成的铜纳米簇的荧光发射光谱图;
图2是实例2以铜纳米簇、琼脂糖、海藻酸钠和明胶为原材料制备的荧光水凝胶的荧光成像图(从左到右依次为pH:4,5,6,7,8,9),且从图2中可以看出,随着pH的增加,纳米铜簇水凝胶的荧光强度逐渐减弱,指示pH值的范围很广,表明纳米铜簇水凝胶可以明显指示体系中pH的变化。
具体实施方式
本发明以所合成的铜簇作为荧光探针,以琼脂糖、海藻酸钠和明胶作为凝胶剂,将两者混合制得荧光强度稳定并对pH敏感的凝胶。
下面结合实施例详述本发明:
实施例1
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照BSA:Cu2+重量比为20:1加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至12,在60度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为5:3:2混合均匀,再将0.5%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至60度后,按照体积比为0.5:1将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置30分钟,用超纯水清洗5次,每次用量10ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例2
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将DNA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照DNA:Cu2+重量比为30:5加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至11,在55度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为7:2:1混合均匀,再将0.8%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至70度后,按照体积比为1:1将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置40分钟,用超纯水清洗3次,每次用量10ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例3
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将谷胱甘肽溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照谷胱甘肽:Cu2+重量比为30:1加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至10,在50度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为8:1.5:0.5混合均匀,再将1%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至65度后,按照体积比为1:2.5将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置40分钟,用超纯水清洗4次,每次用量5ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例4
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照BSA:Cu2+重量比为10:1加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至9,在40度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为8.5:0.5:1混合均匀,再将1.5%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至65度后,按照体积比为1:3将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置20分钟,用超纯水清洗3次,每次用量10ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例5
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将谷胱甘肽溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照谷胱甘肽:Cu2+重量比为23:1加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至12,在50度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为8:1:1混合均匀,再将2%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至55度后,按照体积比为0.6:1.9将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置20分钟,用超纯水清洗4次,每次用量4ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例6
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照BSA:Cu2+重量比为15:1加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至10,在45度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为7:1:2混合均匀,再将1%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至50度后,按照体积比为1:1.7将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置60分钟,用超纯水清洗5次,每次用量10ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例7
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将DNA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照DNA:Cu2+重量比为25:1加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至12,在60度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为9:0.5:0.5混合均匀,再将1.2%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至60度后,按照体积比为0.8:2.2将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置50分钟,用超纯水清洗4次,每次用量5ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
实施例8
一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液;
2)将铜离子按照BSA:Cu2+重量比为20:5加入溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠调节溶液的pH值至11,在50度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液;
4)将原液在透析袋中透析两天两夜,中间每三小时换一次超纯水,制得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为7.5:2:0.5混合均匀,再将0.1%(w/v)的混合粉末加入到去离子水中,加热,使其完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至65度后,按照体积比为0.7:2将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)趁热将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置40分钟,用超纯水清洗5次,每次用量3ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
文中所述BSA指牛血清白蛋白。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其具体步骤如下:
1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液,其中,BSA为牛血清白蛋白;
2)将铜离子按照BSA:Cu2+重量比为10~40:1~10加入步骤1)获得的溶液中,混合均匀;
3)在搅拌作用下,加入氢氧化钠至步骤2)获得的溶液中,同时调节溶液的pH值至9~13,在37~60度的温度下搅拌,制得铜纳米簇原液;
4)将铜纳米簇原液在透析袋中透析,获得铜纳米簇溶液;
5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为5~9.5:0.5~3:0.5~2制成混合均匀的粉末,将粉末加入去离子水中,加热,完全溶解形成多聚糖溶液,停止加热;
6)待多聚糖溶液冷却至50~80度后,按照体积比为0.5~1:1~3将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中,搅拌均匀,制得铜纳米簇多聚糖混合溶液;
7)将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中,静止放置10~60分钟,用超纯水清洗3~5次,超纯水每次用量为3~10ml,即制得铜纳米簇水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中BSA:Cu2+的重量比优选为23:1。
3.根据权利要求1所述的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其特征在于:步骤4)中,透析时间为48h,且在透析期间每三小时换一次超纯水。
4.根据权利要求1所述的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其特征在于:步骤5)中,粉末与去离子水按照0.1~2%(w/v)配置;所述琼脂糖、海藻酸钠和明胶重量比优选为9:0.5:0.5。
5.根据权利要求1所述的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其特征在于:步骤6)中,铜纳米簇溶液与多聚糖溶液的体积比优选为1:3。
6.根据权利要求1所述的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤1)、2)中选用DNA或谷胱甘肽替代BSA。
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