CN109884015A

CN109884015A - MOF-Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用及检测CHL的方法

Info

Publication number: CN109884015A
Application number: CN201910172746.3A
Authority: CN
Inventors: 牛和林; 吴笛; 周国松; 刘文胜; 邢鹏程
Original assignee: Anhui University
Current assignee: Anhui University
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-06-14
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: CN109884015B

Abstract

本发明公开了MOF‑Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用及检测CHL的方法，取金属有机骨架材料MOF‑Zn的溶液，加入的待测液，使用荧光分光光度计对混合溶液进行测试。当CHL的浓度从0M增加到0.01M时，MOF‑Cd的荧光强度单调且急剧下降。这表明MOF‑Zn作为荧光探针可以对CHL高度敏感。当CHL浓度增加到0.071mM时，几乎完全猝灭。基于空白溶液荧光强度的三次重复测量的标准偏差(σ)，检测限(3σ/Ksv)计算为2.334ppb。向MOF‑Zn溶液中加入200μL抗生素等物质溶液，再向其中加入40μLCHL，这样使得其存在CHL的情况下同时也存在其他抗生素等物质。加入混合物质(Y+CHL)后所有抗生素等物质的荧光强度都淬灭了，说明探针可以选择性的识别CHL且其他抗生素等物质没有干扰对CHL的检测。

Description

MOF-Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用及检测CHL的方法

技术领域

本发明涉及，尤其涉及的是一种MOF-Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用及检测CHL的方法。

背景技术

随着对公共卫生和水质的日益关注，现在对检测和去除废水中污染物的需求更大。金属离子是化工企业排放的重要污染物；氯霉素广泛用于治疗人类和动物细菌感染，现已成为水中一类重要的有机污染物，滥用氯霉素导致高水平的氯霉素残留，在地表水和地下水以及饮用水中都检测到了各种氯霉素水，从水中监测和去除这些特定污染物非常重要，因此，开发一种高灵敏性检测CHL的方法是非常必要的。

到目前为止，已经开发了几种方法用于敏感和具体测定CHL的方法，包括微生物法，色谱法，免疫测定法等。微生物法易操作、费用低,但灵敏度低、特异性差。色谱法精确可靠、灵敏度高,检测极限可达到0.1μg/kg,但前处理步骤多,回收率偏低。免疫测定具有灵敏度高、特异性强、对仪器设备和人员素质要求低以及样品前处理简单等优点,适于现场监控和大规模样品筛选。免疫学检测方法的灵敏度高及特异性较强,但相应抗体的研发时间长而成本高,且重复性及稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种MOF-Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用及检测CHL的方法。该发明的内容主要目的是为了降低对CHL的检测限，在短时间内即可响应，并且可以在不同抗生素存在的情况下对CHL进行灵敏性检测，其检测限低至2.334ppb。

该项发明的制备方案简单概述如下：

MOF-Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用，取金属有机骨架材料MOF-Zn的溶液，加入的待测液，使用荧光分光光度计对混合溶液进行测试。

应用MOF-Zn荧光传感器检测氯霉素的方法，取MOF-Zn溶液，加入的待测液，使用荧光分光光度计对混合溶液进行测试。

该金属有机骨架的制备方法如下：

BBi配体的制备：称取一定量的咪唑(3.1～7.5g),NaOH、KOH、CaOH(2.0～8.0g)中的一种或几种，CH₄N₂O(3.6～4.5g)，溶于H₂O，DMA，DMSO，DMF，C₂H₅OH，CH₃OH等一种或者几种的组合溶液(3～10mL)中，充分搅拌混合，在油浴锅中50～70℃下反应1.5～12h，然后称取一定量的1,1-C₄H₈Cl₂，1,2-C₄H₈Cl₂，1,3-C₄H₈Cl₂，1,4-C₄H₈Cl₂，2,2-C₄H₈Cl₂和2,3-C₄H₈Cl₂(0.014～0.8mol)的一种或者几种的组合分多次加入上述溶液中，持续5～8h后，将溶液浸入含有500mLH₂O,DMA,DMSO,DMF,C₂H₅OH,CH₃OH等一种或几种组合的冰水混合溶液中，静置一夜，得到大量白色针状产物，抽滤得到白色针状晶体，放入真空干燥箱中干燥备用。

水热法制备MOF-Zn:称取一定量的BBi(15～49mg)，邻苯二甲酸(17～50mg)，邻苯二乙酸(17～50mg)与Zn(NO₃)₂，(CH3COO)₂Zn，ZnSO₄(0.05～0.2g)的其中一种锌盐在C₂H₅OH，CH₃OH，H₂O，DMF，DMA，DMSO等一种或几种物质的组合溶液中充分混合搅拌，然后置于聚四氟乙烯内衬中，在60～90℃下反应24～48h中，得无色透明单晶。

配制0.01M的CHL溶液作为检测溶液；配制一定浓度的MOF-Zn分散液，将20～50mg的MOF-Zn加入5～10mLDMF，C₂H₅OH，CH₃OH，H₂O，DMA，DMSO的试管中超声分散2～5h，得到单晶悬浮液；

用移液枪移取100～150μL的MOF-Zn溶液于离心管中定容至3～5ml,根据稀释定律，配制成的单晶溶液备用。

将CHL溶液配制成浓度为10^-2M，10^-3M，10^-4M，10^-5M的溶液，做检测备用。

为了检测MOF-Zn对CHL的特异性识别，向MOF-Zn溶液中分别加入10～500μL的ERY,MTR,AMX,CFM,CED,AZM,CEC,PEN,AZL,FOX,CSU,ATM，CAZ,LIN,AMK,GEN,SXT,CRO,CHL后，CHL对MOF-Zn溶液的荧光有明显的下降或淬灭，这说明MOF-Zn对CHL有特异性识别的能力。

为了评估MOF-Zn的灵敏度，进行了定量荧光滴定实验。随着CHL浓度的增加，MOF-Cd溶液的荧光强度减弱趋向于猝灭。当CHL的浓度从0M增加到0.01M时，MOF-Cd的荧光强度单调且急剧下降。这表明MOF-Zn作为荧光探针可以对CHL高度敏感。通过Stern-Volmer(SV)方程可以定量解释荧光猝灭效率，还可以计算检测限。当CHL浓度增加到0.071mM时，几乎完全猝灭。基于空白溶液荧光强度的三次重复测量的标准偏差(σ)，检测限(3σ/Ksv)计算为2.334ppb。

向MOF-Zn溶液中加入200μL抗生素等物质溶液，再向其中加入40μLCHL，这样使得其存在CHL的情况下同时也存在其他抗生素等物质。加入混合物质(Y+CHL)后所有抗生素等物质的荧光强度都淬灭了，说明探针可以选择性的识别CHL且其他抗生素等物质没有干扰对CHL的检测。

本发明具有以下优点：

1.可以在水中对分析物进行检测；

2.相比较其他文献报道的方法检测限更低；

3.在其他抗生素等物质的干扰下，仍然不影响检测的效果。

附图说明

图1：MOF-Zn的显微结构；

图2：(a)MOF-Zn不对称单元；(b)Zn(II)的配位结构；(c)MOF-Zn的化学结构；(d)MOF-Zn的2D平面结构；

图3：MOF-Zn的拓扑结构；

图4：MOF-Zn的X射线衍射图；

图5：MOF-Zn的碳谱和氢谱图；a碳谱图，b氢谱图；

图6：向MOF-Zn溶液中加入不同抗生素及CHL等物质的荧光猝灭图；

图7：不同浓度的CHL对MOF-Zn淬灭滴定实验；

图8：时间效应曲线；

图9：当其他抗生素等物质和CHL同时存在时对MOF-Zn荧光猝灭柱状图；

图10：MOF-Zn的紫外吸收光谱图；

图11：具体实施例3的荧光猝灭图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实例对本发明做进一步的说明。本发明以ERY,MTR,AMX,CFM,CED,AZM,CEC,PEN,AZL,FOX,CSU,ATM,CAZ,LIN,AMK,GEN,S XT,CRO,CHL，将所合成的MOF-Zn溶液对CHL进行选择性检测。

实施例1制备MOF-Zn溶液：

首先合成配体bbi：称取一定量的咪唑(3.1～7.5g),NaOH(2.0～8.0g)和尿素(3.6～4.5g)溶于H₂O，DMA，DMSO，DMF，C₂H₅OH，CH₃OH等一种或者几种的组合溶液(10mL)中，充分搅拌混合，在油浴锅中50～70℃下反应1.5～12h，然后称取一定量的1,1-C₄H₈Cl₂，1,2-C₄H₈Cl₂，1,3-C₄H₈Cl₂，1,4-C₄H₈Cl₂，2,2-C₄H₈Cl₂和2,3-C₄H₈Cl₂(0.014～0.8mol)的一种或者几种的组合分多次加入上述溶液中，持续5～8h后，将溶液浸入含有500mLH₂O,DMA,DMSO,DMF,C₂H₅OH,CH₃OH等一种或几种组合的冰水混合溶液中，静置一夜，得到大量白色针状产物，抽滤得到白色针状晶体，放入真空干燥箱中干燥备用。

称取一定量的BBi(15～49mg)，邻苯二甲酸(17～50mg)，邻苯二乙酸(17～50mg)与Zn(NO₃)₂，(CH3COO)₂Zn，Zn(SO₄)(0.05～0.2g)的其中一种锌盐在C₂H₅OH，CH₃OH，H₂O，DMF，DMA，DMSO等一种或几种物质的组合溶液中充分混合搅拌，然后置于聚四氟乙烯内衬中，在60～90℃下反应24～48h中，得无色透明单晶。图1为所得到的MOF-Zn显微结构。

最后将20mg单晶加入到5mLDMSO，DMF，DMA，C₂H₅OH，H₂O，CH₃OH一种或几种的组合溶液的离心管中超声分散，然后配置10^-2M的CHL溶液。用移液枪取100～150μL的MOF-Zn溶液于离心管中定容至5mL，然后加入一定量的检测溶液。图10为MOF-Zn溶液的UV-vis吸收光谱。

实施例2：MOF-Zn作为荧光探针对CHL的检测

向MOF-Zn溶液中加入100～150μL的CHL溶液，然后分别再加入ERY,MTR,AMX,CFM,CED,AZM,CEC,PEN,AZL,FOX,CSU,ATM,CAZ,LIN,AMK,GEN,S XT,CRO。图6中CHL对MOF-Zn溶液的荧光有明显的下降。

在MOF-Zn溶液中，当CHL的量从0μL增加到90μL时，MOF-Zn的荧光强度单调且急剧下降，图7中随着CHL浓度的增加，MOF-Zn溶液的荧光强度逐渐猝灭。这表明MOF-Zn作为荧光探针可以对CHL高度敏感。通过Stern-Volmer(SV)方程：I₀/I＝Ksv[Q]+1可以定量解释荧光淬灭效率，还可以计算检测限；其中I₀是分析物之前的荧光强度，I是分析物之后的荧光强度，Ksv是猝灭常数(M^-1)，[Q]是分析物的摩尔浓度。当CHL浓度增加到0.007mM时，几乎完全猝灭。基于空白溶液荧光强度的三次重复测量的标准偏差(σ)，检测限(3σ/Ksv)计算为2.334ppb。

向MOF-Zn溶液中加入150uL抗生素(ERY，MTR,AMX,CFM,CED,AZM,CEC,PEN,AZL,FOX,CSU,ATMCAZ,LIN,AMK,GEN,SXT,CR O)，再向其中加入40μL CHL，这样使得其存在CHL的情况下同时也存在其他抗生素。图9中加入混合物质(M+CHL)所有混合溶液的荧光强度都淬灭了，说明其他物质没有干扰对CHL的检测。

实施例3：MOF-Zn作为荧光探针对CHL的实际应用检测

取市售的氯霉素滴眼液(山东博士伦福瑞达制药，每毫升含氯霉素2.5毫克)1ml加入到100ml容量瓶中稀释100倍作为待测液待用。取MOF-Zn溶液50μL，加入30μL的待测液，加入3ml蒸馏水；另取MOF-Zn溶液50μL，加入30μL的蒸馏水，再加入3ml的蒸馏水。使用荧光分光光度计对两份溶液进行测试，从图11可以看出，空白试验未发生荧光猝灭，加入极少量氯霉素的溶液后，发生了显著的荧光猝灭。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.MOF-Zn荧光传感器在检测氯霉素中的应用，取金属有机骨架材料MOF-Zn的溶液，加入的待测液，使用荧光分光光度计对混合溶液进行测试。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，10～15s内检测CHL；检测CHL的浓度为10^-5～10^-2M。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，金属有机骨架材料MOF-Zn的制备方法为：

BBi配体的制备：称取一定量的咪唑；NaOH、KOH、CaOH(2.0～8.0g)中的一种或几种，CH₄N₂O，溶于H₂O，DMA，DMSO，DMF，C₂H₅OH，CH₃OH一种或者几种的组合溶液中，充分搅拌混合，在油浴锅中50～70℃下反应1.5～12h，然后称取一定量的1,1-C₄H₈Cl₂，1,2-C₄H₈Cl₂，1,3-C₄H₈Cl₂，1,4-C₄H₈Cl₂，2,2-C₄H₈Cl₂和2,3-C₄H₈Cl₂(0.014～0.8mol)的一种或者几种的组合分多次加入上述溶液中，持续5～8h后，将溶液浸入含有500mLH₂O,DMA,DMSO,DMF,C₂H₅OH,CH₃OH一种或几种组合的冰水混合溶液中，静置一夜，得到大量白色针状产物，抽滤得到白色针状晶体，放入真空干燥箱中干燥备用；

水热法制备MOF-Zn:称取一定量的BBi，邻苯二甲酸，邻苯二乙酸与Zn(NO₃)₂，(CH3COO)₂Zn，ZnSO₄(0.05～0.2g)的其中一种锌盐在C₂H₅OH，CH₃OH，H₂O，DMF，DMA，DMSO一种或几种物质的组合溶液中充分混合搅拌，然后置于聚四氟乙烯内衬中，在60～90℃下反应24～48h中，得无色透明单晶。

4.应用MOF-Zn荧光传感器检测氯霉素的方法，取MOF-Zn溶液，加入的待测液，使用荧光分光光度计对混合溶液进行测试。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，10～15s内检测CHL；检测CHL的浓度为10^-5～10^-2M。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属有机骨架材料MOF-Zn的制备方法为：