硫杂杯4芳烃基胶束自组装荧光探针的结构性质及检测性能的研究

摘要

水体中重金属污染因威胁生态环境和人类健康而被受广泛关注.荧光探针由于具有快速高效检测重金属的特性,一直是该领域的研究热点.通常,荧光探针在结构上包括对待测物质起识别作用的受体和能产生信号响应的荧光体,并逐步形成了内在型、共轭型、系综型和模板辅助自组装型等四种结构类型.近年来,基于受体和荧光体在表面活性剂胶束内自组装而形成的胶束自组装型荧光探针因结构简单、易于制备、能直接应用于水环境等特点逐渐受到重视.以对铜离子具有优异结合性能的对叔丁基硫杂杯[4]芳烃(TCA)为受体,以芘、荧蒽、蒽、菲、苝等分子为荧光体,通过表面活性剂胶束自组装制备针对C u2+检测的胶束自组装型荧光探针,采用参比法测定了胶束自组装荧光探针的荧光量子产率,采用稳态荧光法测定了胶束聚集数,同时通过计算荧光猝灭率分别考察了荧光体种类、复配表面活性剂等因素对该探针的C u2+检测性能的影响情况.实验结果显示,采用十二烷基硫酸钠(SDS)、曲拉通100(TX-100)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)等三种不同的表面活性剂对探针荧光体的荧光量子产率产生了明显影响,测得的荧光探针荧光量子产率介于0.25～0.47,且三者逐渐增大,说明表面活性剂改变了胶束内荧光分子芘所处微环境的极性,且不同类型表面活性剂对微环境极性的影响程度有所差异,微环境极性的增强对极性更大的激发态芘具有更强的稳定作用.而受体TCA的加入对荧光体所处微环境极性影响较小,未对荧光量子产率产生较大影响.但TCA的加入使探针的胶束聚集数明显减少,这归因于具有两亲性的受体TCA分子通过胶束自组装进入并分散在表面活性剂分子层中,形成共胶束结构,从而改变了表面活性剂分子的聚集状态.荧光体变更对荧光探针的C u2+检测性能有显著影响,在同样条件下,以荧蒽、蒽、菲作为荧光体的探针检测C u2+所得到的荧光猝灭率远高于芘、苝,这主要是因为不同荧光体在从激发态返回基态时辐射跃迁所释放能量不同,其能量与受体TCA识别Cu2+所需能量之间的匹配度越高,荧光猝灭率越大.不同类型的表面活性剂之间的复配能明显提升荧光探针检测性能,当非离子/阴离子、非离子/阳离子型复配表面活性剂之间的复配比例分别为7:3和1:1时荧光猝灭率达到最大值,且均高于单一表面活性剂时的荧光猝灭率.这说明不同类型表面活性剂复配的最佳比例存在较大差异,但均有效地增强了受体与荧光体的分散性及自组装性能,提高了对C u2+的检测性能.研究结果将为新型胶束自组装荧光探针的设计和应用提供数据参考.