CN107020780B - 一种荧光复合膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种荧光复合膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种荧光复合膜及其制备方法和应用。本发明所述的荧光复合膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将荧光染料添加到含有有机碱的第一有机溶剂中，进行搅拌处理，即得到荧光敏感染料离子对溶液；(2)将所述荧光敏感染料离子对溶液与pH敏感染料均匀混合，再添加到含有纤维素衍生物的第二有机溶剂中，进行搅拌处理，即得到成膜溶液；(3)对所述成膜溶液进行干燥处理，即得到膜体；对所述膜体进行蒸馏水浸泡处理、真空干燥处理，即得到荧光膜；(4)在所述荧光膜的表面覆盖室温固化型硅橡胶层，再进行固化处理，即得到所述的荧光复合膜。本发明所述的荧光复合膜的制备方法可控性强，且制备的荧光复合膜能检测低浓度的二氧化碳。

Description

一种荧光复合膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及检测材料领域，特别是涉及一种可用于血培养瓶的荧光复合膜。
背景技术
近年来，血流感染的发病率有所增加，据美国一项研究结果显示，血流感染引起的死亡占总的死亡原因的第13位。血培养方法是至今唯一能直接从血中检出病原菌和进行药敏试验的技术。血培养瓶作为血液盛装培养的容器，得到了越来越广泛的使用。血培养系统利用血培养瓶内的培养基孵育微生物，微生物在代谢过程中释放的二氧化碳会进入培养基，这引起瓶内荧光物质的变化，通过检测瓶底荧光物质的变化即可反映微生物的情况；血培养系统计算分析荧光信号，当荧光信号的拟合曲线斜率变化或加速度变化达到某一阈值时，血培养系统立即以阳性培养信号输出并报警。所以，具有血液中二氧化碳痕量荧光检测作用的荧光膜是血培养系统的核心。
发明内容
基于此，本发明目的在于，提供一种荧光复合膜的制备方法，其制备的荧光膜可检测低浓度的二氧化碳。
一种荧光复合膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将荧光染料添加到含有有机碱的第一有机溶剂中，进行搅拌处理，即得到荧光敏感染料离子对溶液；
(2)将所述荧光敏感染料离子对溶液与pH敏感染料均匀混合，再添加到含有纤维素衍生物的第二有机溶剂中，进行搅拌处理，即得到成膜溶液；
(3)对所述成膜溶液进行干燥处理，即得到膜体；对所述膜体进行蒸馏水浸泡处理、真空干燥处理，即得到荧光膜；
(4)在所述荧光膜的表面覆盖室温固化型硅橡胶层，再进行固化处理，即得到所述的荧光复合膜。
本发明所述的荧光复合膜的制备方法，所涉及的反应物和产物均为有机物，不涉及有机物与无机物之间的萃取分离，这使得本制备方法的可控性强。本发明所制得的荧光复合膜，其包含荧光敏感染料离子对，可用于检测低浓度的二氧化碳，并且还包含pH敏感染料和纤维素衍生物，pH敏感染料可用于辅助检测二氧化碳与水分子结合形成的碳酸，具有良好成膜性能的纤维素衍生物则能增强复合膜的成膜能力；且所加入的pH敏感染料和纤维素衍生物均不会影响二氧化碳的透过性和荧光染料离子对的荧光特性。此外，本荧光复合膜的表面包含具有优良隔水透气功能的硅橡胶层，在不影响二氧化碳透过荧光复合膜的前提下，使得本荧光复合膜的稳定性好，在大气条件下能长期存贮。
进一步地，步骤(1)中，所述的荧光染料为8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐，所述的有机碱为四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和四辛基氢氧化铵中的任意一种，所述的第一有机溶剂为甲醇或乙醇。
进一步地，步骤(1)中，所述荧光染料、有机碱和第一有机溶剂的质量比为(1～2):(5～10):(158～316)；所述的搅拌处理为：在20～25摄氏度下搅拌4小时。该原料配比和搅拌处理条件，可获得更加均匀、浓度适中的荧光敏感染料离子对溶液。
进一步地，步骤(2)中，所述的pH敏感染料为溴百里香酚蓝，所述的纤维素衍生物为甲基纤维素、乙基纤维素和醋酸纤维素中的任意一种，所述的第二有机溶剂为甲醇、乙醇和丙酮中的任意一种或几种的组合。溴百里香酚蓝为酸碱指示剂，可以灵敏地检测二氧化碳与水分子结合形成的碳酸；作为重要的易成膜型天然高分子材料，甲基纤维素、乙基纤维素和醋酸纤维素均有助于成膜，且它们均不影响二氧化碳透过荧光膜和荧光染料离子对的荧光特性。
进一步地，步骤(2)中，所述荧光敏感染料离子对溶液、pH敏感染料、纤维素衍生物和第二有机溶剂的质量比为(20～25)：(1～5)：(5～10)：(70～90)；所述的搅拌处理为：在20～25摄氏度下搅拌5小时。该原料配比和搅拌处理条件，可获得更加均匀、浓度适中的成膜溶液，利于成膜。
进一步地，步骤(3)中，所述的干燥处理为：在20～30摄氏度下干燥48小时；所述的蒸馏水浸泡处理为：将所述膜体置于蒸馏水中浸泡2小时，然后换蒸馏水再浸泡1小时；所述的真空干燥处理为：在25～30摄氏度、压强0.01兆帕下干燥24小时。本干燥处理的温度适宜，不会影响膜体的性能；蒸馏水浸泡处理，可大量除去膜体所含的杂质；本真空干燥处理的温度适宜，能确保获得成型良好的荧光膜。
进一步地，步骤(4)中，所述室温固化型硅橡胶层的厚度为0.9～2.2mm，所述的固化处理为：在10～30摄氏度下固化24小时。覆盖适当比例的室温固化型硅橡胶，既能保护荧光复合膜，又不影响荧光复合膜检测二氧化碳的性能。
另外，本发明还提供了一种荧光复合膜，其由本发明所述的制备方法制备所得，可应用于血液培养瓶中检测血液的二氧化碳浓度。
本发明的荧光复合膜，能防止血液中除二氧化碳和氧气以外的物质透过，可检测血液中低于6.5×10-5mol/L的二氧化碳浓度，且无毒环保，非常适用于血培养瓶。
具体实施方式
实施例1
本实施提供一种荧光复合膜的制备方法，其按照以下步骤进行：
①将1g 8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐添加到含有5g四辛基氢氧化铵的甲醇溶液中，所述甲醇溶液的质量为158g；然后在20摄氏度下搅拌反应4小时后，得到8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐离子对溶液；
②将1g溴百里香酚蓝与20g所述8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐离子对溶液混匀混合，再将它们添加到含有5g乙基纤维素的乙醇和丙酮的混合溶液中，其中所述乙醇的质量为50g，所述丙酮的质量为20g；然后在20摄氏度下搅拌5小时后，得到成膜溶液；
③将所述成膜溶液在30摄氏度下干燥48小时，即得到膜体；将所述膜体置于250ml的蒸馏水中浸泡2小时，再更换250ml的蒸馏水浸泡1小时，然后将膜体在30摄氏度和0.01兆帕的条件下真空干燥24小时，即得到荧光膜；
④在所述荧光膜的表面覆盖厚度为1.5mm的室温固化型硅橡胶(牌号为日本信越KE-3421)保护层，然后在10摄氏度下固化24小时，即得到所述的荧光复合膜。
按本实施例的方法制备的荧光复合膜，能防止血液中除溶液相的二氧化碳或氧气以外的物质透过，对血液中二氧化碳的检测限为4.9×10-5mol/L，且无毒环保，可适用于血培养瓶。
实施例2
本实施提供一种荧光复合膜的制备方法，其按照以下步骤进行：
①将2g 8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐添加到含有20g四丁基氢氧化铵的甲醇溶液中，所述甲醇的质量为316g；然后在25摄氏度下搅拌反应4小时后，得到8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐离子对溶液；
②将5g溴百里香酚蓝与25g所述8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐离子对溶液混匀混合，再将它们添加到含有10g醋酸纤维素的丙酮溶液中，所述丙酮的质量为90g；然后在25摄氏度下搅拌5小时后，得到成膜溶液；
③将所述成膜溶液在20摄氏度下干燥48小时，即得到膜体；将所述膜体置于250ml的蒸馏水中浸泡2小时，再更换250ml的蒸馏水浸泡1小时，然后将膜体在25摄氏度和0.01兆帕的条件下真空干燥24小时，即得到荧光膜；
④在所述荧光膜的表面覆盖厚度为0.9mm的室温固化型硅橡胶(牌号为日本信越KE-3421)保护层，然后在30摄氏度下固化24小时，即得到所述的荧光复合膜。
按本实施例的方法制备的荧光复合膜，能防止血液中除溶液相的二氧化碳或氧气以外的物质透过，对血液中二氧化碳的检测限为3.2×10-5mol/L，且无毒环保，可适用于血培养瓶。
实施例3
本实施提供一种荧光复合膜的制备方法，其按照以下步骤进行：
①将1.5g 8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐添加到含有8g四甲基氢氧化铵的甲醇溶液中，所述甲醇的质量为237g；然后在25摄氏度下搅拌反应4小时后，得到8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐离子对溶液；
②将3g溴百里香酚蓝与22g所述8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐离子对溶液混匀混合，再将它们添加到含有7g甲基纤维素的丙酮溶液中，所述丙酮的质量为80g；然后在20摄氏度下搅拌5小时后，得到成膜溶液；
③将所述成膜溶液在25摄氏度下干燥48小时，即得到膜体；将所述膜体置于250ml的蒸馏水中浸泡2小时，再更换250ml的蒸馏水浸泡1小时，然后将膜体在25摄氏度和0.01兆帕的条件下真空干燥24小时，即得到荧光膜；
④在所述荧光膜的表面覆盖厚度为2.2mm的室温固化型硅橡胶(牌号为蓝星(成都)新材料有限公司GN-502)保护层，然后在20摄氏度下固化24小时，即得到所述的荧光复合膜。
按本实施例的方法制备的荧光复合膜，能防止血液中除溶液相的二氧化碳或氧气以外的物质透过，对血液中二氧化碳的检测限为6.5×10-5mol/L，且无毒环保，可适用于血培养瓶。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种荧光复合膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将荧光染料添加到含有有机碱的第一有机溶剂中，进行搅拌处理，即得到荧光敏感染料离子对溶液；
(2)将所述荧光敏感染料离子对溶液与pH敏感染料均匀混合，再添加到含有纤维素衍生物的第二有机溶剂中，进行搅拌处理，即得到成膜溶液；
(3)对所述成膜溶液进行干燥处理，即得到膜体；对所述膜体进行蒸馏水浸泡处理、真空干燥处理，即得到荧光膜；
(4)在所述荧光膜的表面覆盖室温固化型硅橡胶层，再进行固化处理，即得到所述的荧光复合膜；
步骤(1)中，所述荧光染料、有机碱和第一有机溶剂的质量比为(1～2):(5～10):(158～316)；步骤(4)中，所述的室温固化型硅橡胶层的厚度为0.9～2.2mm，所述的固化处理为：在10～30摄氏度下固化24小时；
步骤(2)中，所述pH敏感染料为溴百里香酚蓝。
2.根据权利要求1所述的荧光复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的荧光染料为8-羟基-1,3,6-三磺酸芘钠盐，所述的有机碱为四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和四辛基氢氧化铵中的任意一种，所述的第一有机溶剂为甲醇或乙醇。
3.根据权利要求1或2所述的荧光复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的搅拌处理为：在20～25摄氏度下搅拌4小时。
4.根据权利要求1所述的荧光复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的纤维素衍生物为甲基纤维素、乙基纤维素和醋酸纤维素中的任意一种，所述的第二有机溶剂为甲醇、乙醇和丙酮中的任意一种或几种的组合。
5.根据权利要求1或4所述的荧光复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述荧光敏感染料离子对溶液、pH敏感染料、纤维素衍生物和第二有机溶剂的质量比为(20～25)：(1～5)：(5～10)：(70～90)；所述的搅拌处理为：在20～25摄氏度下搅拌5小时。
6.根据权利要求1所述的荧光复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的干燥处理为：在20～30摄氏度下干燥48小时；所述的蒸馏水浸泡处理为：将所述膜体置于蒸馏水中浸泡2小时，然后重换蒸馏水再浸泡1小时；所述的真空干燥处理为：在25～30摄氏度、压强0.01兆帕下干燥24小时。
7.一种荧光复合膜，由权利要求1～6中任意一项权利要求所述的制备方法制备所得。
8.权利要求7所述的荧光复合膜在血液培养瓶的血液二氧化碳浓度检测中的应用。
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