CN106770137A - 一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法，属于光电材料制备领域。该方法步骤为先制备共轭聚合物PPV‑COOH，再通过再沉淀法制备PPV‑COOH纳米粒子，所获得的PPV‑COOH纳米粒子具有良好的稳定性和光学性能，加入次氯酸根后其荧光发射波长逐渐蓝移，实现可视化检测。该共轭聚合物纳米粒子的制备方法简便快捷、成本低，可广泛运用于分子生物学以及各种生化分析中；用于次氯酸根的检测方法操作简单、特异性高、所需设备简单，可以克服传统荧光生物传感器中荧光强度低、选择性差的缺点。

Description

一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法
技术领域
本发明属于涉及光电材料制备领域，更具体地说，涉及一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法。
背景技术
荧光探针技术是一种借助荧光分子的光物理和光化学性质，在分子水平上研究生物体内结构变化的方法。荧光探针技术具有直观性强、灵敏度高、检测快速、试剂量小等特点，近年来已被广泛应用于蛋白质、核酸、细胞检测及免疫分析、细胞标记等领域。
共轭聚合物是一类具有特殊光、电性质的高分子化合物，近年来受到了科学家们的广泛关注。共轭聚合物是指在空间结构上有长程π键的聚合物，在共轭聚合物结构中，长程π电子共轭不仅大大缩小了成键和反键能带间的能隙，而且使两个能带增宽，能带内的轨道数增加，轨道间能隙减小，载流子(电子和空穴)在能带内可以自由移动，因此，共轭聚合物的共轭骨架允许电子或能量在整条链上自由流动，从而具有“分子导线”功能，即受激发产生的激子可以沿共轭主链迅速迁移。与无机半导体纳米材料相比，共轭聚合物纳米颗粒具有结构多样性、良好的生物相容性、荧光强度高和光化学稳定性好等特性，在生物分析及细胞成像方面逐渐成为热点研究领域。
在众多的活性氧物质中，次氯酸的研究一直受到了人们的重视。次氯酸根作为生物体内一种重要的活性氧，参与众多生理、病理过程,可以与生物体内的多种生物分子发生反应,例如：DNA.RNA.脂肪酸、胆固醇以及多种蛋白质。同时次氯酸的存在形式和含量都对人的身体健康有很大的影响。如果生物体细胞内的次氯酸含量超出正常值，就可能引起各种疾病。因此，准确检测生物体内的次氯酸根浓度对于研究生理功能的变化和运行机制，解决病变过程中的问题具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、特异性高、所需设备简单的基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法。与传统的基于荧光效应的检测方法相比，这种检测方法利用了共轭聚合物的分子导线效应，以及共轭聚合物的荧光颜色变化和波长变化，可以克服传统荧光生物传感器中荧光强度低、选择性差的缺点。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法，其特征在于，步骤如下：
S1合成主链含有羧基的共轭聚合物PPV-COOH；
S2利用再沉淀法将共轭聚合物材料PPV-COOH制备成纳米粒子；
S3将PPV-COOH纳米粒子置于不同浓度次氯酸根溶液中，以400nm为激发波长，进行荧光检测，根据荧光最大发射波长的变化和紫外灯照射下荧光颜色的变化对次氯酸根进行检测。
更进一步的，所述步骤S1中共轭聚合物PPV-COOH吸收波长为490nm，最大发射波长为587nm。
更进一步的，所述步骤S1中共轭聚合物PPV-COOH的结构式为：
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明选用可激发荧光的共轭聚合物作为敏感材料，以荧光检测为主要分析手段，同时共轭聚合物有全光谱的荧光颜色变化，能够有效的对次氯酸根实现检测；
(2)本发明利用了共轭聚合物的分子导线、荧光特征及PPV-COOH对次氯酸根响应的能力，可以克服传统检测方法中操作复杂、成本高的缺点。
(3)本发明制备方法简单，不需要复杂的设备，可广泛应用于分子生物学、生物传感器等领域，实现对生物分子，小分子，以及金属离子的检测。
(4)本发明在加入不同浓度次氯酸根(ClO-)后PPV-COOH CPNs溶液的颜色的变化可由肉眼观察到：加入ClO-前，紫外光照射下PPV-COOH CPNs溶液肉眼看到的颜色是红色荧光，加入ClO-后，PPV-COOH CPNs溶液的荧光颜色随着ClO-浓度的增大，逐渐变为橙色，黄色，绿色，青色。
附图说明
图1是共轭聚合物PPV-COOH的结构式；
图2是制备共轭聚合物纳米粒子示意图；
图3是共轭聚合物纳米粒子对不同浓度次氯酸根进行检测的荧光颜色变化；
图4是共轭聚合物纳米粒子对不同浓度次氯酸根进行检测的荧光光谱图；
图5是荧光最大发射波长与次氯酸根浓度之间的线性关系；
图6是共轭聚合物纳米粒子对次氯酸根进行检测的响应时间；
图7是共轭聚合物纳米粒子对次氯酸根的选择性。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1：
结合图1，2和3，具体介绍共轭聚合物纳米粒子的制备及其对次氯酸根的检测原理。
以共轭聚合物纳米粒子作为敏感材料，通过共轭聚合物纳米粒子的荧光波长和颜色的变化，从而实现对次氯酸根的高灵敏检测，如图2所示，其流程如下：
1.制备共轭聚合物材料PPV-COOH，PPV-COOH的结构式如图1所示，用四氢呋喃溶解到浓度为0.1mg/mL，避光待用。
2.取1mL 0.1mg/mL的PPV-COOH的THF溶液，加THF至6mL，加入到10mL超纯水中，超声5min，旋蒸浓缩至5mL，得到20μg/mL的PPV-COOH CPNs，避光4℃保存。
5.分别配置不同浓度的次氯酸根，分别为0μmol/L、20μmol/L、50μmol/L、100μmol/L、150μmol/L、200μmol/L。
6.分别向上述配置好的次氯酸根溶液中加入200μL纳米颗粒溶液(20μg/μL)，并且混合均匀后，常温避光反应30min检测荧光光谱。
7.将共轭聚合物纳米粒子PPV-COOH CPNs与不同种类活性氧(ROS)和金属离子混合，常温避光反应30min后检测荧光光谱，考察共轭聚合物纳米粒子的选择性。
检测不同浓度次氯酸根。
用超纯水分别配置不同浓度的次氯酸根溶液，次氯酸根浓度分别为0μmol/L、20μmol/L、50μmol/L、100μmol/L、150μmol/L、200μmol/L。
取200μL制备好的共轭聚合物纳米粒子溶液(20μg/mL)分别加入到不同浓度的次氯酸根溶液中，混合均匀后反应30min测荧光光谱，结果如图4所示，从图4中可以看出随着次氯酸根浓度的增大，共轭聚合物纳米粒子的荧光光谱逐渐蓝移。图5中可以看出不同浓度次氯酸根和荧光最大发射波长具有很好的线性关系。紫外光照射下PPV-COOH CPNs溶液的荧光颜色分别呈现1：红色；2：浅红色；3：橙色；4：黄色；5：绿色；6：青色，如图3所示。
共轭聚合物纳米粒子检测次氯酸根的响应时间。
制备共轭聚合物纳米粒子，浓度分别20μg/mL，后避光4℃保存。配置0.7mmol/L的次氯酸根溶液。
在离心管中分别加入200μL共轭聚合物纳米粒子PPV-COOH CPNs(20μg/mL)，170μL次氯酸根溶液(0.7mmol/L)，加超纯水至1000μL，混合均匀后开始测荧光光谱，结果如图6所示，随着时间的推移，共轭聚合物纳米粒子PPV-COOH CPNs的荧光光谱逐渐蓝移，大约30min后不再变化，说明反应时间在30min左右。
共轭聚合物纳米粒子对次氯酸根的选择性。
共轭聚合物纳米粒子PPV-COOH CPNs对不同种类活性氧(ROS)和金属离子的荧光响应，在12个离心管中加入200μL共轭聚合物纳米粒子PPV-COOH CPNs(20μg/mL)，再分别加入ClO-，OH·，H2O2，O2-，K+，Ca2+，Mg2+，SO4 2-，CO3 2-，HCO3 -，NO3 -，OH-，常温避光反应30min后，检测荧光光谱，考察共轭聚合物纳米粒子的选择性(由于是对自来水中次氯酸的检测，加入这些离子做选择性可以排除一些自来水中其他物质的干扰)。
从图7可以看出：相对于加入其他离子时的荧光强度，加入ClO-使溶液最大发射波长蓝移，而其它活性氧(ROS)或金属离子的加入基本不会对PPV-COOH CPNs的荧光性能造成影响。这说明此共轭聚合物纳米粒子PPV-COOH CPNs对ClO-具有非常好的选择性。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法，其特征在于，步骤如下：
S1合成主链含有羧基的共轭聚合物PPV-COOH；
S2利用再沉淀法将共轭聚合物材料PPV-COOH制备成纳米粒子；
S3将PPV-COOH纳米粒子置于不同浓度次氯酸根溶液中，以400nm为激发波长，进行荧光检测，根据荧光最大发射波长的变化和紫外灯照射下荧光颜色的变化对次氯酸根进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法，其特征在于，所述步骤S1中共轭聚合物PPV-COOH吸收波长为490nm，最大发射波长为587nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于共轭聚合物纳米粒子的次氯酸根检测方法，其特征在于，所述步骤S1中共轭聚合物PPV-COOH的结构式为：。
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