一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针

摘要

本发明公开了一种用于检测活性氧化物(ROS)的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针，主要涉及活性氧化物荧光检测技术领域。包括以2,2’‑二硫代水杨酸为配体，以1,10‑菲啰啉为辅助配体，以镉离子为中心金属离子进行聚合反应，即得纳米级的棒状二硫醚配位聚合物。本发明的有益效果在于：它制备方法简单，制备过程不需要有毒有机溶剂，不需要严格的合成条件，对ROS的识别是基于配体中二硫醚键对ROS的响应，对ROS有良好的选择性，其他无机离子及有机分子对其荧光信号无明显影响。

说明书

技术领域

本发明涉及活性氧化物荧光检测技术领域，具体是一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针。

背景技术

活性氧化物(Reactive Oxygen Species,ROS)广泛存在于有机体中，不仅包括一些自由基，如超氧阴离子(O₂^-·)、羟自由基(·OH)、过氧羟自由基(·HO₂)、过氧自由基(ROO·)和烷氧自由基(RO·)，也包括了一些非自由基，如次氯酸(HOCl)、单线态氧(¹O₂)和过氧化氢(H₂O₂)等。ROS参与人体生理活动过程，并具有重要生理意义，但过量的ROS则对人体造成损害，导致疾病的产生。因此，实现对ROS的高灵敏检测具有重要的科学意义。

目前，检测ROS的方法主要有电子自旋共振法、化学发光法、色谱法及荧光法等。其中，荧光分析法不仅简单易行，便于操作，而且具有高灵敏度、高选择性的特点，也可以实现对ROS的“实时在线”观测。

荧光配位聚合物不但具有优秀的气体储存、选择和分析能力，也可作为一种新型的传感材料，用来检测阴阳离子、溶剂分子、生物小分子和爆炸物等一系列的客体分子。上述效果的实现与荧光探针的选择性及灵敏度息息相关，故目前在这一领域的探讨重点，主要在于如何提高荧光探针的选择性和灵敏性。同时，由于现有技术的荧光探针的制备步骤都较为复杂，涉及的反应设备较多，对反应的条件参数要求较为严格，且可能会用到有毒试剂，故如何通过更为简洁易控的方法获得高选择性和灵敏度的ROS荧光探针将是本领域技术人员的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针，它制备方法简单，制备过程不需要有毒有机溶剂，不需要严格的合成条件，对ROS的识别是基于配体中二硫醚键对ROS的响应，对ROS有良好的选择性，其他无机离子及有机分子对其荧光信号无明显影响。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法，以2,2’-二硫代水杨酸为配体，以1,10-菲啰啉为辅助配体，以镉离子为中心金属离子进行聚合反应，即得纳米级的二硫醚棒状配位聚合物。

优选的，在聚合反应中可以掺入罗丹明6G。

优选步骤包括：

1)将0.05mmol～0.15mmol NaOH溶于5mL～20mL超纯水中，制得反应溶剂A；

2)将0.05mmol～0.15mmol 3CdSO₄·8H₂O、0.2mmol～0.4mmol的2,2’-二硫代水杨酸，以及0.05mmol～0.15mmol的辅助配体1,10-菲啰啉加入反应溶剂A中，混匀后封装反应釜，置于烘箱中，以140℃～160℃反应20h～30h，冷却反应釜至室温，得到混合物B；

3)将混合物B用水和乙醇分别洗涤2～5次后，在6000rpm～10000rpm下离心分离，即得二硫醚配位聚合物纳米棒。

在上述步骤中反应参数可以优化为：

1)将0.1mmol NaOH溶于10mL超纯水中，制得反应溶剂A；

2)将0.1mmol 3CdSO₄·8H₂O、0.3mmol的2,2’-二硫代水杨酸，以及0.1mmol的辅助配体1,10-菲啰啉加入反应溶剂A中，混匀后封装反应釜，置于烘箱中，以150℃反应24h，冷却反应釜至室温，得到混合物B；

3)将混合物B用水和乙醇分别洗涤3次后，在8000rpm下离心分离，即得二硫醚配位聚合物纳米棒。

所述步骤2)中向反应溶剂A中加入的反应物可以包括：0.01mmol～0.03mmol罗丹明6G、0.05mmol～0.15mmol 3CdSO₄·8H₂O、0.2mmol～0.4mmol的2,2’-二硫代水杨酸，以及0.05mmol～0.15mmol的辅助配体1,10-菲啰啉。

进一步的，所述步骤2)中向反应溶剂A中加入的反应物可以包括：0.1mmol3CdSO₄·8H₂O、0.3mmol的2,2’-二硫代水杨酸，以及0.1mmol的辅助配体1,10-菲啰啉。

荧光探针，所述荧光探针为通过如前所述一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法制得的纳米级的棒状聚合物。

其结构式为：

其中n为自然数。

所述荧光探针中的二硫醚键与活性氧化物反应后生成磺酸基团，纳米棒碎裂，并在421nm波长处的荧光发射强度减弱。

所述荧光探针中在421nm处有较强荧光发射，在555nm处荧光发射较弱，所述荧光探针与活性氧化物反应后在421nm处的荧光发射减弱，在555nm处的荧光发射增强。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的荧光纳米配位聚合物探针二硫醚配位聚合物纳米棒对ROS的识别是基于配体中二硫醚键对ROS的响应。在没有ROS的环境中，该荧光纳米棒在421nm处发射出荧光；当处在含ROS的环境中时，ROS会氧化二硫醚键，生成磺酸基团，使二硫醚配位聚合物纳米棒碎裂，并使其在421nm的荧光发生猝灭。对于罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物-R纳米棒，在没有ROS的环境中，其在421nm处发射出荧光；当处在含ROS的环境中时，421nm处的荧光发生猝灭，而555nm处的荧光发生增强。

(1)本发明所述的纳米配位聚合物探针制备方法简单，制备过程不需要有毒有机溶剂，不需要严格的合成条件。

(2)本发明所述的纳米配位聚合物探针稳定性好，使用方便。

(3)本发明所述的纳米配位聚合物探针对ROS有良好的选择性，其他无机离子及有机分子对其荧光信号无明显影响。

(4)罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物纳米棒作为比率型荧光探针，避免了假阳性结果，并具有高的检测灵敏度。

附图说明

附图1是实施例1制得的二硫醚配位聚合物纳米棒的扫描电镜图。

附图2是实施例1制得的二硫醚配位聚合物纳米棒的激发和发射光谱。

附图3是实施例2是制得的罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物纳米棒的扫描电镜图。

附图4是实施例1制得的二硫醚配位聚合物纳米棒作为荧光探针与H₂O₂(1μM)作用后的荧光发射谱。

附图5是实施例1制得的二硫醚配位聚合物纳米棒作为荧光探针与H₂O₂(1μM)反应后的扫描电镜图。

附图6是实施例2制得的罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物纳米棒作为荧光探针与H₂O₂(1μM)作用后的荧光发射谱。

附图7是实施例2制得的罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物纳米棒荧光强度(555nm波长处)与H₂O₂溶液浓度的线性关系。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例1：一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法

将0.0400g(0.1mmol)NaOH溶于10mL超纯水中，然后将3CdSO₄·8H₂O0.0770g(0.1mmol)，配体2,2’-二硫代水杨酸0.0926g(0.3mmol)，辅助配体1,10-菲啰啉0.0198g(0.1mmol)加入上述NaOH溶液中，混匀后立即封装反应釜，放入烘箱中，以150℃加热，反应24h。反应后，反应釜降温至室温，用水和乙醇分别洗涤3次后，在8000rpm下离心分离得到二硫醚配位聚合物纳米棒，其形貌如附图1所示。二硫醚配位聚合物纳米棒的激发和发射光谱见附图2。

实施例2：一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法

将0.0400g(0.1mmol)NaOH溶于10mL超纯水中，然后将R6G 0.0100g(0.02mmol)，3CdSO₄·8H₂O>

实施例3：使用实施例1制得的荧光探针进行对ROS的荧光响应的实验

将二硫醚配位聚合物纳米棒(～10μg·mL^-1)混悬于10mM的磷酸缓冲液(pH>2O₂溶液,在400nm波长激发条件下，观察荧光强度变化，所得荧光谱图如附图4所示。二硫醚配位聚合物纳米棒与H₂O₂反应后，形貌变化如附图5。

实施例4：使用实施例2制得的荧光探针进行对ROS的荧光响应的实验

将罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物纳米棒(～10μg·mL^-1)混悬于10mM的磷酸缓冲液(pH>2O₂溶液,在400nm波长和520nm波长激发条件下，观察荧光强度变化，所得荧光谱图如附图6所示(其横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光猝灭强度的变化。)。在520nm波长激发，罗丹明6G掺杂的二硫醚配位聚合物纳米棒荧光强度与H₂O₂溶液浓度的线性关系如附图7所示。其横坐标为H₂O₂溶液浓度(1-100nM)，纵坐标为荧光强度变化(I-I₀,其中I₀和I分别为荧光探针与H₂O₂反应前和反应后的荧光强度)。