CN114957679A - 金属有机骨架材料荧光探针及吡啶二羧酸检测方法 - Google Patents

金属有机骨架材料荧光探针及吡啶二羧酸检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属有机骨架材料荧光探针，其通过以下方法制备得到：将2‑氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N‑二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热反应，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。本发明还提供了基于该荧光探针的吡啶二羧酸检测方法。本发明制备的的金属有机骨架材料荧光探针为规则的球形，尺寸均一，在800nm左右，易与分散于水中，方便检测水体系中的吡啶二羧酸；本发明所制备的金属有机骨架材料荧光探针具有原料廉价、制备过程简单安全等优势，适合大规模生产；本发明提供的金属有机骨架材料荧光探针能够实现吡啶二羧酸的高灵敏度、高特异性检测。

Description

金属有机骨架材料荧光探针及吡啶二羧酸检测方法
技术领域
本发明涉及分析化学领域，特别涉及一种金属有机骨架材料荧光探针及吡啶二羧酸检测方法。
背景技术
炭疽热是一种由炭疽杆菌引起的急性疾病，吸入过量炭疽芽孢会导致死亡，因此炭疽芽孢的快速灵敏检测十分重要。吡啶二羧酸钙是炭疽芽孢的一种独特成分，占芽孢干质量的5-15％，并且不存在于其他天然或者人造材料中，因此可以作为检测炭疽热的一种生物标志物。许多生物或者化学方法被应用于检测吡啶二羧酸。然而常见的生物方法如聚合酶链法反应(PCR)和免疫分析通常需要很长的检测时间，并且操作复杂，试剂昂贵。光学传感方法包括表面增强拉曼光谱分析(SERS)，表面等离子体共振(SPR)和荧光检测等可以提供快速、灵敏、准确和简单的生物检测技术。目前国内使用的吡啶二羧酸荧光探针几乎全部从国外购进，价格昂贵，品种有限，且均存在不同缺点。
稀土金属有机骨架纳米材料是一类新出现的晶体多孔材料，由作为支柱的有机桥接配体和作为节点的金属自组装而成，具有超高的表面积、多孔可调和易修饰的特性，稀土金属有机骨架材料，尤其在含有铕和铽配位时，具有独特的发光性能，如斯托克斯位移大、可见发射明亮、荧光寿命长和发射能量稳定等。因此，使用稀土金属有机骨架材料作为荧光探针并应用于生化检测越来越受到人们的关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金属有机骨架材料荧光探针及基于该荧光探针的吡啶二羧酸检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属有机骨架材料荧光探针，其通过以下方法制备得到：
将2-氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N-二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热反应，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
优选的是，其通过以下方法制备得到：将2-氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N-二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至80-120℃，反应6-20小时，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
优选的是，其通过以下方法制备得到：将2-氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N-二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
优选的是，其通过以下方法制备得到：将0.2-1g 2-氨基对苯二甲酸与 0.5-2.0g硝酸铕六水合物溶于40-150mL N,N-二甲基酰胺中，常温下搅拌1 小时，然后转移至100-200mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物用乙醇清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
优选的是，其通过以下方法制备得到：将0.5g 2-氨基对苯二甲酸与1.0g 硝酸铕六水合物溶于80mL N,N-二甲基酰胺中，常温下搅拌1小时，然后转移至100mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物用乙醇清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
本发明还提供一种吡啶二羧酸检测方法，该方法采用如上所述金属有机骨架材料荧光探针进行吡啶二羧酸检测。
优选的是，该方法包括以下步骤：
S1、构建表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线；
S2、将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成悬浊液；
S3、将待检测吡啶二羧酸的样品溶于水中制成样品溶液，然后将步骤S2 得到的悬浊液与该样品溶液混合，搅拌均匀，静置，检测产物的荧光强度，最后根据标准曲线计算得到样品中的吡啶二羧酸浓度。
优选的是，该方法包括以下步骤：
S1、构建表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线；
S2、将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成悬浊液；
S3、将待检测吡啶二羧酸的样品溶于水中制成样品溶液，然后将步骤S2 得到的悬浊液与该样品溶液混合，搅拌均匀，静置，检测产物在275nm激发时620nm处的荧光强度，最后根据标准曲线计算得到样品中的吡啶二羧酸浓度。
优选的是，所述步骤S1具体为：
将将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成悬浊液；均分为若干份，然后向每份悬浊液中加入不同浓度的吡啶二羧酸，搅拌均匀后分别检测在275nm激发时620nm处的荧光强度；以吡啶二羧酸的浓度和荧光强度分别作为横、纵坐标，进行曲线拟合，得到所述表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线。
优选的是，所述步骤S1具体为：
将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成0.1mg/mL的悬浊液；均分为17份，第1份悬浊液中加入体积为V的去离子水，第2至第17 份悬浊液中分别加入体积为V的浓度依次为0.5、1、4、8、10、15、20、25、 60、40、50、60、70、80、90、100μM的吡啶二羧酸，搅拌均匀后分别检测在275nm激发时620nm处的荧光强度；以吡啶二羧酸的浓度和荧光强度分别作为横、纵坐标，进行曲线拟合，得到所述表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线。
本发明的有益效果是：
本发明制备的金属有机骨架材料荧光探针为规则的球形，尺寸均一，在 800nm左右，易于分散于水中，方便检测水体系中的吡啶二羧酸；本发明所制备的金属有机骨架材料荧光探针具有原料廉价、制备过程简单安全等优势，适合大规模生产；
本发明提供的金属有机骨架材料荧光探针能够实现吡啶二羧酸的高灵敏度、高特异性检测。
附图说明
图1为本发明的金属有机骨架材料荧光探针的制备路线示意图；
图2为本发明的实施例中制备的金属有机骨架材料荧光探针的SEM电镜图；
图3为本发明的实施例中制备的金属有机骨架材料荧光探针的激发(和发射光谱；
图4为加入不同浓度的吡啶二羧酸下金属有机骨架材料荧光探针的的荧光强度；
图5为本发明的实施例中构建的标准曲线；
图6为本发明的实施例中的金属有机骨架材料荧光探针的特异性实验结果；
图7为本发明的检测方法的检测机理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
本实施例提供了一种金属有机骨架材料荧光探针，其通过以下方法制备得到：
将0.5g 2-氨基对苯二甲酸与1.0g硝酸铕六水合物溶于80mL N,N-二甲基酰胺(DMF)中，常温下搅拌1小时，然后转移至100mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物用乙醇清洗三次，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针(Eu-MOF)。
参照图1为该金属有机骨架材料荧光探针的制备路线，参照图2为本实施例制备的金属有机骨架材料荧光探针的SEM电镜图。
参照图3为本实施例制备的金属有机骨架材料荧光探针的激发(图中左侧曲线)和发射光谱(图中右侧曲线)，可以看出其激发峰在275nm左右，发射峰在620nm左右。
实施例2
本实施例提供一种吡啶二羧酸检测方法，该方法采用如实施例1的方法制备的金属有机骨架材料荧光探针进行吡啶二羧酸检测，该方法包括以下步骤：
S1、构建表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线：
将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成0.1mg/mL的悬浊液；均分为若干份，然后向每份悬浊液中加入等体积不同浓度的吡啶二羧酸 (0、0.5、1、4、8、10、15、20、25、60、40、50、60、70、80、90、100 μM，具体如图4)，搅拌均匀后分别使用荧光光谱仪检测在275nm激发时620nm 处的荧光强度；参照图4为不同浓度的吡啶二羧酸下的荧光强度(图中箭头所示处曲线浓度逐渐增大)，可以看出，随着吡啶二羧酸浓度的增加，该金属有机骨架材料荧光探针在620nm处的荧光发射强度逐渐增强；
以吡啶二羧酸的浓度和荧光强度分别作为横、纵坐标，进行曲线拟合，即可得到所述表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线，如图5所示。
S2、将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成0.1mg/mL的悬浊液；
S3、将待检测吡啶二羧酸的样品溶于水中制成样品溶液，然后将步骤S2 得到的悬浊液与该样品溶液混合，搅拌均匀，静置30分钟，检测产物在275nm 激发时620nm处的荧光强度，最后根据标准曲线计算得到样品中的吡啶二羧酸浓度。
实施例3
本实施例对金属有机骨架材料荧光探针的特异性进行了研究，先配置0.1mg/mL的金属有机骨架材料荧光探针溶液，在溶液中加入相同溶度的不同羧酸(100μM)，参照图6,为检测结果，可以看出仅在加入吡啶二羧酸时荧光强度会增强；可以说明，该荧光探针可特异性检测吡啶二羧酸。
如图7所示，为本发明的检测机理示意图，2-氨基对苯二甲酸作为金属有机骨架材料的支撑配体，并不能高效的向铕金属转移能量，水分子的存在也会对铕的荧光形成淬灭作用，因此本金属有机骨架材料荧光探针在水溶液中荧光较弱。吡啶二羧酸可以跟铕金属特异性结合形成配位，并通过天线效应向铕进行能量转移(ET)，恢复荧光探针的荧光性能，荧光强度随着吡啶二羧酸加入量的增加而增强。其他羧酸则无法与铕形成特异性配位以进行能量转移，不能恢复荧光探针的荧光性能，因此该荧光探针可特异性检测吡啶二羧酸。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种金属有机骨架材料荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：
将2-氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N-二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热反应，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
2.根据权利要求1所述的金属有机骨架材料荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：将2-氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N-二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至80-120℃，反应6-20小时，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
3.根据权利要求2所述的金属有机骨架材料荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：将2-氨基对苯二甲酸与硝酸铕六水合物溶于N,N-二甲基酰胺中，充分搅拌后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
4.根据权利要求3所述的金属有机骨架材料荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：将0.2-1g 2-氨基对苯二甲酸与0.5-2.0g硝酸铕六水合物溶于40-150mL N,N-二甲基酰胺中，常温下搅拌1小时，然后转移至100-200mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物用乙醇清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
5.根据权利要求4所述的金属有机骨架材料荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：将0.5g 2-氨基对苯二甲酸与1.0g硝酸铕六水合物溶于80mL N,N-二甲基酰胺中，常温下搅拌1小时，然后转移至100mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热至100℃，反应12小时，冷却后将产物用乙醇清洗，离心干燥，得到该金属有机骨架材料荧光探针。
6.一种吡啶二羧酸检测方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-5中任意一项所述金属有机骨架材料荧光探针进行吡啶二羧酸检测。
7.根据权利要求6所述的吡啶二羧酸检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、构建表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线；
S2、将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成悬浊液；
S3、将待检测吡啶二羧酸的样品溶于水中制成样品溶液，然后将步骤S2得到的悬浊液与该样品溶液混合，搅拌均匀，静置，检测产物的荧光强度，最后根据标准曲线计算得到样品中的吡啶二羧酸浓度。
8.根据权利要求7所述的吡啶二羧酸检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、构建表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线；
S2、将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成悬浊液；
S3、将待检测吡啶二羧酸的样品溶于水中制成样品溶液，然后将步骤S2得到的悬浊液与该样品溶液混合，搅拌均匀，静置，检测产物在275nm激发时620nm处的荧光强度，最后根据标准曲线计算得到样品中的吡啶二羧酸浓度。
9.根据权利要求8所述的吡啶二羧酸检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
将将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成悬浊液；均分为若干份，然后向每份悬浊液中加入不同浓度的吡啶二羧酸，搅拌均匀后分别检测在275nm激发时620nm处的荧光强度；以吡啶二羧酸的浓度和荧光强度分别作为横、纵坐标，进行曲线拟合，得到所述表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线。
10.根据权利要求9所述的吡啶二羧酸检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
将所述金属有机骨架材料荧光探针分散于水中，配置成0.1mg/mL的悬浊液；均分为17份，第1份悬浊液中加入体积为V的去离子水，第2至第17份悬浊液中分别加入体积为V的浓度依次为0.5、1、4、8、10、15、20、25、60、40、50、60、70、80、90、100μM的吡啶二羧酸，搅拌均匀后分别检测在275nm激发时620nm处的荧光强度；以吡啶二羧酸的浓度和荧光强度分别作为横、纵坐标，进行曲线拟合，得到所述表征吡啶二羧酸的浓度与荧光强度关系的标准曲线。
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