CN115216294B - 一种光敏制备过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶的方法 - Google Patents
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Abstract
一种光敏制备过氧化草酸酯‑碳点化学发光凝胶的方法，通过光诱导聚合的方式在碳量子点表面合成凝胶聚合物，并将双(2,4,5‑三氯水杨酸正戊酯)草酸酯(CPPO)通过物理印迹的方式负载到碳量子点凝胶内形成过氧化草酸酯‑碳点化学发光凝胶。该凝胶有助于将无法水溶的CPPO均匀分散至水溶液中，展现出CPPO化学发光体系优异的化学发光特性。与传统的热聚合方式相比，本方法无需对碳量子点进行任何表面修饰就能使其与凝胶基体完成结合，具有可控性强、条件温和、操作简单、反应快速等优点。所制备的凝胶在生物传感和成像分析领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
一种光敏制备过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶的方法，以碳量子点为光引发剂、三乙胺为共引发剂、丙烯酰胺为功能单体合成化学发光凝胶，属于材料制备领域。
背景技术
化学发光(Chemiluminescence, CL)在痕量金属离子、各类无机化合物、有机化合物分析及生物分析领域都有广泛的应用。双(2,4,5-三氯水杨酸正戊酯)草酸酯(CPPO)是一类经典的过氧化草酸酯类化学发光试剂，此化学发光体系具有优异的化学发光性能和极高的发光强度及超长的发光时间。碳量子点(CQDs)是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料，它具有可观的荧光量子产率、独特的光敏效应(ACS Appl. Mater, 2018, 10:40808-40814.)、良好的水溶性、细胞低毒性、生物相容性好等优点，近几年来在化学发光领域中的应用得到了广泛关注。CPPO与双氧水反应产生的高能中间体能够很好的激发碳量子点，因此CPPO-碳点化学发光体系具有极好的应用前景。然而，由于CPPO水不溶性及易于水解的特性很大程度限制了它在生物传感和成像分析(Molecules, 2020, 25:306.)方面的应用技术。为了解决CPPO水不溶的问题，本发明通过CQDs的光敏效应(Angew, 2013, 52:3953-3957.)，以三乙胺为共引发剂(J PolymSci A, 2008, 46:3519-3532.)，在交联剂的帮助下将CPPO物理包裹到碳量子点凝胶材料(Chem. Rev, 2010, 110:1960-2004.)表面，使得CPPO随凝胶一起均匀进入水相。
发明内容
本发明的内容是利用CQDs的光敏效应，制备一种过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶。以CQDs为光引发剂、三乙胺为共引发剂、在交联剂的作用下，在CQDs表面发生光敏反应形成CQDs凝胶；同时通过物理印迹作用将CPPO包埋到CQDs凝胶表面，增大CPPO和CQDs的接触面积从而提高CQDs凝胶对CPPO的包裹程度；借助此凝胶体系的水溶性让CPPO这种化学发光物质随凝胶一起均匀进入水相，解决了其水溶性差的问题。本发明的技术方案如下：
(1)将一水合柠檬酸和乙二胺均用超纯水溶解，将混合液转移至聚四氟乙烯反应釜中反应一段时间；
(2)取出反应后的液体，通过离心去除不溶物，并使用真空旋转蒸发仪除去溶剂水；
(3)将上述产物真空干燥得到碳量子点固体材料，加入乙醇进行超声处理，得到碳量子点溶液；
(4)将碳量子点、丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙胺以一定比例混合并同时加入一定量CPPO的乙酸乙酯溶液，将混合溶液摇匀，氮吹除氧后在紫外光照射下搅拌反应一段时间得到过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶。
发明效果
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1) 制备过程不需要对CQDs进行任何的表面修饰；
(2)在碳点表面直接合成凝胶复合物，同热合成相比碳点包裹效率高；
(3)反应易于控制、操作简单、条件温和。
具体实施方式
实施例1
称取1.1491 g一水合柠檬酸和335 μL乙二胺，分别加入8 mL、2 mL超纯水溶解混合之后，将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，在250 ℃条件下反应5 h；取出反应后的液体进行高速离心(10000 r/min)去除混合液中的不溶物，并使用真空旋转蒸发仪除去溶剂水；将CQDs固体于120℃真空烘箱中干燥后，准确称取0.1800 g并加入60 mL乙醇，进行1h超声处理得到CQDs溶液(3 mg/mL)；将CQDs (0.75 mg/mL)、丙烯酰胺(200 mmol/L)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(400 mmol/L)、三乙胺(14 mmol/L)在石英玻璃瓶中混合后进行预聚合，并继续加入CPPO的乙酸乙酯溶液(60 mmol/L)，将混合溶液摇匀并放置15 min，氮吹10 min除去氧气。将瓶口密封，在紫外光照射下搅拌反应80 min (600 r/min)。再进行离心、清洗、氮吹，最终得到过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶。
实施例2
称取1.1491 g一水合柠檬酸和335 μL乙二胺，并分别加入8 mL、2 mL超纯水溶解混合之后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，在250 ℃条件下反应5 h；反应后取出液体进行高速离心(10000 r/min)去除混合液中的不溶物，并使用真空旋转蒸发仪去除溶剂水；将CQDs固体于120℃真空烘箱中干燥后，准确称取0.1800 g并加入60 mL乙醇，进行1h超声处理得到CQDs溶液(3 mg/mL)；将CQDs (0.75 mg/mL)、丙烯酰胺(200 mmol/L)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(400 mmol/L)、三乙胺 (14 mmol/L)在石英玻璃瓶中混合后进行预聚合，并继续加入CPPO的乙酸乙酯溶液(60 mmol/L)，将混合溶液摇匀并放置30 min，氮吹10 min除去氧气。将瓶口密封，在紫外光照射下搅拌反应120min (800 r/min)。再进行离心、清洗、氮吹，最终得到过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶。
实施例1、2制备的化学发光凝胶水溶性好，可用于血清、组织液等样品分析。
Claims (4)
1.一种光敏制备过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶的方法，主要以碳量子点为光引发剂、三乙胺为共引发剂、丙烯酰胺为功能单体、紫外光照为主要反应条件，其特征在于按以下几个步骤进行：
(1)将一水合柠檬酸和乙二胺均用超纯水溶解并混合，将其转移至反应釜中进行反应；
(2)取出反应后的液体，离心去除不溶物，使用真空旋转蒸发仪去除溶剂水；
(3)将固体真空干燥后加入乙醇进行超声处理，得到碳量子点溶液；
(4)将碳量子点、丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙胺以一定比例混合并同时加入一定量双(2,4,5-三氯水杨酸正戊酯)草酸酯的乙酸乙酯溶液，将混合溶液摇匀，氮吹除氧后在紫外光照射下搅拌反应一段时间得到过氧化草酸酯-碳点化学发光凝胶。
2.按权利要求1所述的方法，步骤(4)中，其特征在于将碳量子点作为光引发剂，在其表面通过碳点的光敏效应直接合成凝胶。
3.按权利要求1所述的方法，步骤(4)中，其特征在于通过物理印迹的方式将双(2,4,5-三氯水杨酸正戊酯)草酸酯负载到碳量子点凝胶中。
4.按权利要求1所述的方法，步骤(4)中，其特征在于光源为紫色LED灯且，光照时间为1-4h。
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