CN106770112B - 采用超分子荧光传感器阵列来检测多种有机物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用超分子荧光传感器阵列来检测多种有机物的方法，所述超分子荧光传感器阵列中含有多个探针，每个探针都由主体分子和染料分子通过主客体作用形成的超分子溶液，其中所述多个探针中包括对所述多种有机物均有响应的光谱性探针以及对所述多种有机物中的某些有机物具有特异性响应的特异性探针，将多个探针分别加入到多种有机物的标准溶液中，利用荧光光度计进行荧光检测，将得到的多维荧光信号进行处理，得出标准模型，从而对待测目标物进行定性定量分析。采用本发明的方法可以同时对多种有机物进行鉴定分析，操作简单，适用面广，成本低。
Description
技术领域
本发明总体涉及化学分析检测领域，具体涉及采用超分子荧光传感器阵列来检测多种有机物的方法。
背景技术
在工业生产过程中，有机溶剂的用途十分广泛，如作为涂料、润滑剂、防冻剂、萃取剂、防腐剂、清洗剂等。近年来，药品中残存有机溶剂的毒性和致癌作用日益引起各方面的关注，如丙酮会损害神经，乙二醇会造成血液中毒等。药品中的残留溶剂是指在原料药或赋形剂的生产中，以及在制剂制备过程中产生或使用的有机挥发性化合物。其外，水环境污染问题是几大环境污染问题之一，而且水环境中的污染物种类繁多，常见的有农药、药物、个人护理品、表面活性剂等。因此，为了保护公众免受有机物的伤害，对药品中的残留有机溶剂以及水体中的有机物进行快速鉴别检测是十分有必要的。
传统的分析方法是采用气相色谱法对不同的有机物进行检测，该方法虽然灵敏度较高，但是其检测成本高，时间较久，需要使用复杂的仪器，不适宜在基层推广使用。而采用单一化学传感器只能对单一有机物进行检测，适用性较差。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的某些或某个缺陷，提供一种采用超分子荧光传感器阵列来检测多种有机物的方法，能对多种有机物进行鉴别和检测。
根据本发明的一种采用超分子荧光传感器阵列来检测多种有机物的方法，所述超分子荧光传感器阵列中含有多个探针，每个探针都由主体分子和染料分子通过主客体作用形成的超分子溶液，其中所述多个探针中包括对所述多种有机物均有响应的光谱性探针以及对所述多种有机物中的某些有机物具有特异性响应的特异性探针，将多个探针分别加入到多种有机物的标准溶液中，利用荧光光度计进行荧光检测，将得到的多维荧光信号进行处理，得出标准模型，从而对待测目标物进行定性定量分析。
在本发明的一个优选实施例中，所述主体分子为羧甲基-β-环糊精。
在本发明的一个具体实施例中，所述超分子荧光传感器阵列包括探针1、2、3、4，探针1是由藏红T(Safranine T，ST)和羧甲基-β-环糊精(Carboxymethyl-β-Cyclodextrin,CM-β-CD)配置而成的溶液；探针2是由亚甲基蓝(Methylene blue,MB)和CM-β-CD配置而成的溶液；探针3是由苏木精(Hematoxylin,HT)和CM-β-CD配置而成的溶液；探针4是由中性红(NR)和CM-β-CD配置而成的溶液。
优选情况下，其中探针1中ST与CM-β-CD的摩尔比范围为1:1.5至1:2，探针2中MB与CM-β-CD的摩尔比范围为1:1.5至1:2，探针3中HT与CM-β-CD的摩尔比范围为2:1至1:1，探针4中NR与CM-β-CD的摩尔比范围为2:1至1:1。
根据本发明的方法可以应用于检测分析有机溶剂、农药、药品、个人护肤品、芳香类化合物以及表面活性剂等。
采用本发明的方法可以同时对多种有机物进行鉴定分析，操作简单，适用面广，成本低。
附图说明
图1为本发明的超分子荧光传感器阵列对10种有机溶剂的荧光信号主成分分析得分图；
图2为本发明的超分子荧光传感器阵列对7种农药的荧光信号主成分分析得分图；
图3为本发明的超分子荧光传感器阵列对11种药品及个人护理品的荧光信号主成分分析得分图；
图4为本发明的超分子荧光传感器阵列对9种芳香类化合物的荧光信号主成分分析得分图；以及
图5为本发明的超分子荧光传感器阵列对3种表面活性剂的荧光信号主成分分析得分图。
具体实施方式
本发明提供了采用超分子荧光传感器阵列来检测多种有机物的方法及其应用，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一、仪器与试剂
瓦里安Cary Eclipse荧光分光光度计。
藏红T(ST)、亚甲基蓝(MB)、苏木精(HT)、中性红(NR)，均购买于阿拉丁；羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)购买于山东滨州智源生物科技有限公司；其他有机溶剂均购来源于北京化工厂试剂。
二、超分子荧光传感器阵列的制备
取0.0088g ST置于25mL容量瓶得到0.001mol/L的ST溶液，0.0093g MB置于25mL容量瓶得到0.001mol/L的MB溶液，0.0076g HT置于25mL容量瓶得到0.001mol/L的HT溶液，0.0143g NR置于50mL容量瓶得到0.001mol/L的NR溶液，0.0850g CM-β-CD置于50mL容量瓶得到0.001mol/L的CM-β-CD溶液。取125μL的ST溶液和250μL的CM-β-CD溶液置于1mL离心管，混合均匀即为探针1；取125μL的MB溶液和250μL的CM-β-CD溶液置于1mL离心管，混合均匀即为探针2；取125μL的HT溶液和125μL的CM-β-CD溶液置于1mL离心管，混合均匀即为探针3。取125μL的NR溶液和125μL的CM-β-CD溶液混合均匀即为探针4。这四种探针组成了所述的超分子荧光传感器阵列。
四、超分子荧光传感器阵列的应用
4.1在检测有机溶剂中的应用
取十组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙二醇、正丙醇、丙三醇水溶液(质量浓度为14.8％)，然后都加入探针1(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这十组离心管中溶液在发射波长为579nm处的荧光强度值(激发波长为354nm)。
取十组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙二醇、正丙醇、丙三醇水溶液(质量浓度为14.8％)，然后都加入探针2(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这十组离心管中溶液在发射波长为697nm处的荧光强度值(激发波长为638nm)。
取十组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙二醇、正丙醇、丙三醇水溶液(质量浓度为14.8％)，然后都加入探针3(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这十组离心管中溶液在发射波长为329nm和342nm处的荧光强度值(激发波长均为232nm)。
取十组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙二醇、正丙醇、丙三醇水溶液(质量浓度为14.8％)，然后都加入探针4(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这十组离心管中溶液在发射波长为631nm处的荧光强度值(激发波长为558nm)。
将上述得到的数据通过SPSS软件进行主成分分析(Principle ComponentAnalysis，PCA)，结果如图1；如图1所示，图中的点表示超分子荧光传感器阵列加入有机溶剂后的荧光信号经过主成分分析后得到的结果，在得分图上一种溶剂以一个点来表示(5个点代表5个重复)；不同形状的点代表不同的有机溶剂。所以在该得分图上，不同形状的点能够得到很好的区分就表示该超分子荧光传感器能够对十种有机溶剂进行很好地区分，尤其是对于正丙醇和异丙醇这对同分异构体，该传感器阵列也能很好地进行鉴别。
4.2在检测农药中的应用
取7组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的呋虫胺、春雷霉素、2,4-D钠、草甘膦铵盐、野燕枯、百草枯和敌草快溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针1(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这7组离心管中溶液在发射波长为579nm处的荧光强度值(激发波长为354nm)。
取7组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的呋虫胺、春雷霉素、2,4-D钠、草甘膦铵盐、野燕枯、百草枯和敌草快溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针2(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这7组离心管中溶液在发射波长为697nm处的荧光强度值(激发波长为638nm)。
取7组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的呋虫胺、春雷霉素、2,4-D钠、草甘膦铵盐、野燕枯、百草枯和敌草快溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针3(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这7组离心管中溶液在发射波长为329nm和342nm处的荧光强度值(激发波长均为232nm)。
取7组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的呋虫胺、春雷霉素、2,4-D钠、草甘膦铵盐、野燕枯、百草枯和敌草快溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针4(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这7组离心管中溶液在发射波长为631nm处的荧光强度值(激发波长为558nm)。
将上述得到的数据通过SPSS软件进行主成分分析(Principle ComponentAnalysis，PCA)，结果如图2；如图2所示，图中的点表示超分子荧光传感器阵列加入农药样品后的荧光信号经过主成分分析后得到的结果，在得分图上一种农药以一个点来表示(5个点代表5个重复)；不同形状的点代表不同的农药。所以在该得分图上，不同形状的点能够得到很好地区分就代表该超分子荧光传感器能够对7种农药进行很好地区分。
4.3.在检测药品及个人护理品的应用
取11组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的环丙沙星、盐酸氟西汀、萘普生、磺胺甲噁唑、氯霉素、磺胺二甲基嘧啶、三氯卡班、三氯生、布洛芬、酮洛芬和甲硝唑溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针1(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这11组离心管中溶液在发射波长为579nm处的荧光强度值(激发波长为354nm)。
取11组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的环丙沙星、盐酸氟西汀、萘普生、磺胺甲噁唑、氯霉素、磺胺二甲基嘧啶、三氯卡班、三氯生、布洛芬、酮洛芬和甲硝唑溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针2(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这11组离心管中溶液在发射波长为697nm处的荧光强度值(激发波长为638nm)。
取11组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的环丙沙星、盐酸氟西汀、萘普生、磺胺甲噁唑、氯霉素、磺胺二甲基嘧啶、三氯卡班、三氯生、布洛芬、酮洛芬和甲硝唑溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针3(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这11组离心管中溶液在发射波长为329nm和342nm处的荧光强度值(激发波长均为232nm)。
取11组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的环丙沙星、盐酸氟西汀、萘普生、磺胺甲噁唑、氯霉素、磺胺二甲基嘧啶、三氯卡班、三氯生、布洛芬、酮洛芬和甲硝唑溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针4(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这11组离心管中溶液在发射波长为631nm处的荧光强度值(激发波长为558nm)。
将上述得到的数据通过SPSS软件进行主成分分析(Principle ComponentAnalysis，PCA)，结果如图3；如图3所示，图中的点表示超分子荧光传感器阵列加入药品及个人护理品后的荧光信号经过主成分分析后得到的结果，在得分图上一种药品及个人护理品以一个点来表示(5个点代表5个重复)；不同形状的点代表不同的药品及个人护理品。所以在该得分图上，不同形状的点能够得到很好地区分就代表该超分子荧光传感器能够对11种药品及个人护理品进行很好地区分。
4.4.在检测多环芳烃等芳香类化合物中的应用
取9组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的蒽、菲、萘、芴、双酚A、联苯、联苯胺、4,4’-二羟基联苯和4,4’-联吡啶溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针1(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这9组离心管中溶液在发射波长为579nm处的荧光强度值(激发波长为354nm)。
取9组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的蒽、菲、萘、芴、双酚A、联苯、联苯胺、4,4’-二羟基联苯和4,4’-联吡啶溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针2(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这9组离心管中溶液在发射波长为697nm处的荧光强度值(激发波长为638nm)。
取9组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的蒽、菲、萘、芴、双酚A、联苯、联苯胺、4,4’-二羟基联苯和4,4’-联吡啶溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针3(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这9组离心管中溶液在发射波长为329nm和342nm处的荧光强度值(激发波长均为232nm)。
取9组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的蒽、菲、萘、芴、双酚A、联苯、联苯胺、4,4’-二羟基联苯和4,4’-联吡啶溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针4(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这9组离心管中溶液在发射波长为631nm处的荧光强度值(激发波长为558nm)。
将上述得到的数据通过SPSS软件进行主成分分析(Principle ComponentAnalysis，PCA)，结果如图4；如图4所示，图中的点表示超分子荧光传感器阵列加入芳香类化合物后的荧光信号经过主成分分析后得到的结果，在得分图上一种芳香类化合物以一个点来表示(5个点代表5个重复)；不同形状的点代表不同的芳香类化合物。所以在该得分图上，不同形状的点能够得到很好地区分就代表该超分子荧光传感器能够对9种芳香类化合物进行很好地区分。
4.5在检测表面活性剂中的应用
取3组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵和度米芬溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针1(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这3组离心管中溶液在发射波长为579nm处的荧光强度值(激发波长为354nm)。
取3组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL碱性(pH＝11～12)的十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵和度米芬溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针2(375μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这3组离心管中溶液在发射波长为697nm处的荧光强度值(激发波长为638nm)。
取3组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵和度米芬溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针3(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这3组离心管中溶液在发射波长为329nm和342nm处的荧光强度值(激发波长均为232nm)。
取3组10mL离心管(每组5个重复)，分别加入2125μL普通(未调pH)的十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵和度米芬溶液(2.4×10-4mol/L)，然后都加入探针4(250μL)和超纯水(125μL)。混合均匀后，静置20min。使用荧光分光光度计测定这3组离心管中溶液在发射波长为631nm处的荧光强度值(激发波长为558nm)。
将上述得到的数据通过SPSS软件进行主成分分析(Principle ComponentAnalysis，PCA)，结果如图5；如图5所示，图中的点表示超分子比色荧光传感器阵列加入表面活性剂后的荧光信号经过主成分分析后得到的结果，在得分图上一种表面活性剂以一个点来表示(5个点代表5个重复)；不同形状的点代表不同的表面活性剂。所以在该得分图上，不同形状的点能够得到很好地区分就代表该超分子荧光传感器能够对3种表面活性剂进行很好地区分。
本领域技术人员应该理解，上文所述具体实施方式仅为了更好地理解本发明，并不用于对本发明进行限制，本发明的保护范围应以权利要求书的限定为准。
Claims (2)
1.一种采用超分子荧光传感器阵列来检测多种农药的方法，所述多种农药为呋虫胺、春雷霉素、2,4-D钠、草甘膦铵盐、野燕枯、百草枯和敌草快，所述超分子荧光传感器阵列中含有多个探针，每个探针都由主体分子和染料分子通过主客体作用形成的超分子溶液，将多个探针分别加入到所述多种农药的标准溶液中，利用荧光光度计进行荧光检测，将得到的多维荧光信号进行处理，得出标准模型，从而对待测目标物进行定性定量分析；
所述主体分子为羧甲基-β-环糊精；
所述传感器阵列包括探针1、2、3、4，探针1是由藏红T和羧甲基-β-环糊精配置而成的溶液；探针2是由亚甲基蓝和羧甲基-β-环糊精配置而成的溶液；探针3是由苏木精和羧甲基-β-环糊精配置而成的溶液；探针4是由中性红和羧甲基-β-环糊精配置而成的溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其中探针1中藏红T与羧甲基-β-环糊精的摩尔比范围为1:1.5至1:2，探针2中亚甲基蓝与羧甲基-β-环糊精的摩尔比范围为1:1.5至1:2，探针3中苏木精与羧甲基-β-环糊精的摩尔比范围为2:1至1:1，探针4中中性红与羧甲基-β-环糊精的摩尔比范围为2:1至1:1。
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| Title |
|---|
| Array-based detection of persistent organic pollutants via cyclodextrin promoted energy transfer;Nicole Serio et al;《Chem. Commun》;20150612;第11615右栏倒数第2段至第11618页左栏倒数第1段、图1-5 * |
| Fluorescent Dyes and Their Supramolecular Host/Guest Complexes with Macrocycles in Aqueous Solution;Roy N. Dsouza et al.;《Chem. Rev》;20111007;第111卷;第7972页右栏第3段至第7978右栏第2段以及表2-6 * |
| 瓜环/农药/协同（竞争）客体超分子体系构筑及其分析检测性能研究;宋桂先;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20160315(第03期);正文1-73页 * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN106770112A (zh) | 2017-05-31 |
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