CN109297942A - 采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法 - Google Patents

采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属‑有机框架复合材料技术领域，具体涉及一种采用RhB@MOF‑5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法。所述方法是向RhB@MOF‑5复合材料水溶液中加入Fe3+，形成RhB@MOF‑5/Fe3+复合材料水溶液，利用Fe3+与RhB@MOF‑5之间的内率效应和光致电子转移作用，会猝灭RhB@MOF‑5复合材料的荧光；而加入AA后，AA会将Fe3+还原为Fe2+，从而使RhB@MOF‑5复合材料的荧光恢复，通过对其荧光光谱变化进行测定。采用本发明方法测定小鼠脑脊液中AA含量具有高选择性、高灵敏性的特点。

Description

采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法
技术领域
本发明属于金属-有机框架复合材料技术领域，具体涉及一种采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法。
背景技术
金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。在MOFs中，有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可以形成不同的框架孔隙结构，从而表现出不同的吸附性能、光学性质、电磁学性质等。MOFs在现代材料学方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景。然而，MOFs材料在分析化学传感领域的应用远远落后于其他领域。
目前，国内外还未发现采用dye@MOFs复合材料测定AA(ascorbic acid，维生素C)的含量方法的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高选择性、高灵敏性的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法。
本发明所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，包括以下步骤：
1)将RhB@MOF-5复合材料分散到水溶液中，配制成RhB@MOF-5复合材料水溶液；
2)将Fe3+加入到RhB@MOF-5复合材料水溶液中，得到RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液；
3)在RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液中加入NaAC-HAc缓冲盐，并加入从0mol/L到5×10-4mol/L的不同浓度的AA标准溶液，振荡使其充分混合均匀，100min后用荧光光谱仪在325nm的激发下测试其荧光发射光谱，根据荧光强度与AA的浓度之间的关系，绘制工作曲线；
4)将小鼠脑脊液代替AA标准溶液，振荡使其充分混合均匀，100min后用荧光光谱仪在325nm的激发下测试其荧光发射光谱，将荧光强度代入工作曲线，即得AA的浓度。
其中：
所述的RhB@MOF-5复合材料的制备方法如下：
将六水合硝酸锌、对苯二甲酸和罗丹明B混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌至溶解；加热后在静止状态下进行结晶，结晶完毕后，经冷却、离心，得到RhB@MOF-5复合材料粗品，再采用DMF清洗直至上清液中检测无RhB分子，最后烘干，于黑暗处保存。
所述的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液中，Fe3+的最终浓度为5×10-4mol/L。
所述的NaAC-HAc缓冲盐的pH＝6.0，浓度为10mM。
所述的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料检测AA的线性范围为1～25μmol/L，相关系数达0.9981。
所述的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料检测AA的检测下限达0.33μmol/L。
本发明方法是利用Fe3+与RhB@MOF-5之间的内率效应和光致电子转移作用，会猝灭RhB@MOF-5复合材料的荧光。而加入AA后，AA会将Fe3+还原为Fe2+，从而使RhB@MOF-5复合材料的荧光恢复，通过对其荧光光谱变化进行测定。
优选地，本发明所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，具体包括以下步骤：
(1)制备RhB@MOF-5复合材料
准确称量2.10g六水合硝酸锌(7.00mmol)，0.42g对苯二甲酸(2.50mmol)和0.12g罗丹明B(RhB)(0.25mmol)于一个20mL的螺旋帽玻璃小瓶中，加入12.0mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)后磁力搅拌至溶解。将玻璃瓶在120℃加热反应24h，结晶化过程保持在静止状态。反应结束后冷却至室温，离心得到粉红色晶体，用DMF清洗直至上清液中检测无RhB分子(用荧光光谱仪监测)。最后得到的晶体在250℃烘干，并于4℃黑暗处保存。
(2)制备RhB@MOF-5/Fe3+复合材料
将步骤(1)制备的RhB@MOF-5复合材料分散到水溶液中，配制成浓度为30mg/L的分散液。将100μL Fe3+加入到100μL RhB@MOF-5(30mg/L)复合材料水溶液中，得到RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液。
在RhB@MOF-5/Fe3+水溶液中加入700μL NaAC-HAc(pH＝6.0,10mM)缓冲盐及从0mol/L到5×10-4mol/L的不同浓度的抗坏血酸(AA)，振荡使其充分混合均匀，100min后用荧光光谱仪在325nm的激发下测试其荧光发射光谱，根据其光谱的变化，即可实现AA的检测。
本发明中，RhB分子被封装到MOF-5的孔洞中，而且由于孔洞限制效应，RhB分子被很好的分隔开。在这种优越的结构中，抑制了通常存在于聚集染料分子中并导致染料发射猝灭的非辐射能量转移过程。分别测定了单纯染料分子RhB和RhB@MOF-5复合材料的荧光寿命，复合材料的荧光寿命要比RhB的荧光寿命长的多，这是由于通过将RhB分子包封到MOF-5骨架中，RhB分子的聚集和去质子化减少。
本发明采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的原理如下：
Fe3+的吸收光谱与RhB@MOF-5的激发光谱重叠，产生了内率效应；并且Fe3+/Fe2+的电极电位位于RhB@MOF-5复合材料的导带和价带之间，当光激发RhB@MOF-5时，价带的电子被激发到导带，然后转移到Fe的d轨道，导致复合材料的荧光由于光致电子转移过程而猝灭，因此Fe3+可以在内率效应和光致电子转移的协同作用下猝灭RhB@MOF-5复合材料的荧光。荧光强度的变化跟Fe3+的浓度相关，随着待检测物质Fe3+加入量的增加，吸收激发光的能力增强，内率效应和光致电子转移作用增强。当加入AA后，由于AA可以将Fe3+还原为Fe2+，因此RhB@MOF-5的荧光得以恢复，实现了对待测物AA的检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)RhB@MOF-5复合材料，通过简单的一锅合成法将RhB分子封装到MOF-5的孔洞中，而且由于孔洞限制效应，RhB分子被很好的分隔开。在这种优越的结构中，抑制了通常存在于聚集染料分子中并导致染料发射猝灭的非辐射能量转移过程。分别测定了单纯染料分子RhB和RhB@MOF-5复合材料的荧光寿命，复合材料的荧光寿命要比RhB的荧光寿命长的多，这是由于通过将RhB分子包封到MOF-5骨架中，RhB分子的聚集和去质子化减少。毫无疑问，上述结果为RhB@MOF-5在传感中的实际应用提供了很大的优势。
2)本发明提供一种高选择性、高灵敏性的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法。
附图说明
图1是本发明RhB@MOF-5复合材料的扫描电镜图；
图2是本发明RhB@MOF-5复合材料的XRD衍射图；
a为MOF-5材料标准谱图；
b为本发明RhB@MOF-5复合材料谱图；
图3是本发明实施例1中5×10-4mol/L AA所对应的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料随时间变化的荧光强度图；
图4是本发明实施例1的在100min时间点上不同浓度的AA引起的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料荧光光谱变化图及在1～25μmol/L的线性关系图；
图5是本发明实施例制备的复合材料的选择性对照；
图6为不同时间小鼠脑脊液中AA含量变化的折线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明RhB@MOF-5复合材料的制备过程如下：
准确称量2.10g六水合硝酸锌(7.00mmol)，0.42g对苯二甲酸(2.50mmol)和0.12g罗丹明B(RhB)(0.25mmol)于一个20mL的螺旋帽玻璃小瓶中，加入12.0mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)后磁力搅拌至溶解。将玻璃瓶在120℃加热反应24h，结晶化过程保持在静止状态。反应结束后冷却至室温，离心得到粉红色晶体，用DMF清洗直至上清液中检测无RhB分子(用荧光光谱仪监测)。最后得到的晶体在250℃烘干，并于4℃黑暗处保存。
本发明将Rh B@MOF-5复合材料成功应用于AA标准溶液的灵敏检测。
具体步骤如下：
(1)将本发明制备的RhB@MOF-5复合材料分散到水溶液中，配制成浓度为30mg/L的分散液。
(2)将100μL Fe3+加入到含有100μL RhB@MOF-5(30mg/L)复合材料水溶液的2mL试管中，得到RhB@MOF-5/Fe3+。
(3)在RhB@MOF-5/Fe3+水溶液中加入700μL NaAC-HAc(pH＝6.0，10mM)缓冲盐及从0mol/L到5×10-4mol/L的不同浓度的AA，振荡使其充分混合均匀，100min后用荧光光谱仪在325nm的激发下测试其荧光发射光谱，根据其光谱的变化，即可实现AA的检测。
图3是本发明实施例1中5×10-4mol/L AA所对应的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料随时间变化的荧光强度图。随着反应时间的增加，Rh B@MOF-5/Fe3+复合材料的荧光强度逐渐增加，当时间增加到约100min时，Rh B@MOF-5/Fe3+复合材料的荧光强度趋于平稳。因此，在本实施例中，选择100min的反应时间作为对AA的检测。
图4(左)是本发明实施例1的在最优反应条件下的不同浓度的AA引起的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料的荧光强度变化曲线图，自下而上分别是自0mol/L至5×10-4mol/LAA对应的荧光曲线，随着AA浓度的增大，RhB@MOF-5/Fe3+复合材料的荧光强度随之恢复。图4(右)是AA浓度在1至25μmol/L范围内，该发明实施例展现的检测AA有良好的线性范围。线性结果F＝413.28+8.73c，R＝0.9981，最低检测下限为0.33μmol/L。
本发明采用制备的Rh B@MOF-5复合材料，成功应用于小鼠脑脊液中AA的实时监测。
具体步骤如下：
(1)用水合氯醛麻醉带有引导插管的大鼠，将微透析探针(长度为2mm)植入纹状体(大脑皮层区域)，位于前囟前2.5mm处，中线侧面2.5mm处，硬脑膜下方7.0mm处，用人工脑脊液灌注(aCSF)(126mM NaCl，2.4mM KCl，1.1mM CaCl2,0.85mM MgCl2,27.5mM NaHCO3,0.5mMNa2SO4,0.5mM KH2PO4，pH 7.0)，以显微注射泵驱动，流速为3μL/min。平衡至少90分钟后，依次收集100μL脑透析液，并且无需进一步处理即可使用。
(2)其余如AA标准溶液的灵敏检测。
如图6所示，可以看出，在平静期(60分钟)内，皮质AA的基础水平为3.60±0.39μM；然后在大约20分钟的缺血前手术期间，微透析液AA水平缓慢增加至4.58±0.62μM并呈现持续的增长趋势。此外，在脑缺血后70分钟，皮层区域的AA水平增加至24.24±1.90μM，这也与之前报导的工作一致。简而言之，该探针可以从生物体液中的许多潜在干扰中选择性地检测AA，这有助于理解脑缺血的神经化学过程。
图5是本发明实施例的选择性对照，为了证明本发明复合材料对AA的选择性，设计了2种对照组，空白对照及干扰物质存在的情况下测定复合材料的荧光强度变化。结果表明，复合材料的荧光强度只有在待测物存在下才会变化，其他各种干扰物质基本不影响荧光强度的变化。

Claims (6)

1.一种采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将RhB@MOF-5复合材料分散到水溶液中，配制成RhB@MOF-5复合材料水溶液；
2)将Fe3+加入到RhB@MOF-5复合材料水溶液中，得到RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液；
3)在RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液中加入NaAC-HAc缓冲盐，并加入从0mol/L到5×10-4mol/L的不同浓度的AA标准溶液，振荡使其充分混合均匀，100min后用荧光光谱仪在325nm的激发下测试其荧光发射光谱，根据荧光强度与AA的浓度之间的关系，绘制工作曲线；
4)将小鼠脑脊液代替AA标准溶液，振荡使其充分混合均匀，100min后用荧光光谱仪在325nm的激发下测试其荧光发射光谱，将荧光强度代入工作曲线，即得AA的浓度。
2.根据权利要求1所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，其特征在于：所述的RhB@MOF-5复合材料的制备方法如下：
将六水合硝酸锌、对苯二甲酸和罗丹明B混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌至溶解；加热后在静止状态下进行结晶，结晶完毕后，经冷却、离心，得到RhB@MOF-5复合材料粗品，再采用DMF清洗直至上清液中检测无RhB分子，最后烘干，于黑暗处保存。
3.根据权利要求1所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，其特征在于：所述的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料水溶液中，Fe3+的最终浓度为5×10-4mol/L。
4.根据权利要求1所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，其特征在于：所述的NaAC-HAc缓冲盐的pH＝6.0，浓度为10mM。
5.根据权利要求1所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，其特征在于：所述的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料检测AA的线性范围为1～25μmol/L，相关系数达0.9981。
6.根据权利要求1所述的采用RhB@MOF-5复合材料测定小鼠脑脊液中AA含量的方法，其特征在于：所述的RhB@MOF-5/Fe3+复合材料检测AA的检测下限达0.33μmol/L。
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