[发明专利]一种铜离子荧光探针及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光分子探针，尤其是涉及一种铜离子荧光分子探针及其制备方法以及该荧光分子探针在重金属离子识别和检测中的应用。

背景技术

超支化聚合物是一类具有三维空间结构、链段高度支化的大分子，因其独特的物理与化学特性，该类聚合物在药物载体、基因载体与生物降解材料、传感器等功能材料领域具有广阔的应用前景，近十几年来已成为高分子科学研究的一个热点。将荧光性质与超支化聚合物的高支化特点结合起来，有望制得性能优异的超支化荧光功能高分子材料。目前的研究方法主要有两种：(1)荧光基团嵌入法，即先合成一种带有潜在功能的支化单体，再将该单体聚合得到发光基团“嵌”于主体骨架中的功能超支化聚合物(BAI Yaowen等[J].J Am ChemSoc，2005，127(7)：2060)。(2)表面官能团修饰法，即利用超支化聚合物大量的末端功能性基团通过改性制备荧光超支化聚合物(Gao Chao等[J].Reactive & Functional Polymers，2004，58(1)：65-72)。近几年，Bard等(Bard et al J.Am.Chem.Soc.2004，126，8358)采用过硫酸铵氧化聚酰胺胺(PAMAM)的方法，同样可以使聚合物本身在紫外灯的照射下发出强烈的蓝色荧光，从此开创了多氨基聚合物氧化法制备荧光材料的先例。但是在树枝状聚合物中并没有传统的荧光团，其荧光机理目前还不是很清楚。Wang D J等(Wang D J et al J Am.Chem.Soc.2004，126，13204)认为聚合物自身的氧化起着重要的作用，由于空气中的氧参与反应而导致与聚合物中氨基的被氧化密切相关。迄今为止，关于超支化聚合物聚乙烯亚胺PEI自身的荧光性能及应用方面的研究报道不是很多。

铜是生命系统中重要的微量元素和必需的营养素。铜毒性很小，但铜缺乏可导致生长和代谢的紊乱。已知铜在细胞中平衡的改变会导致抑制神经性疾病，如Menkes综合症、Wilson病、家族遗传性脊侧索硬化、Alzheimers病和Prion病等。正是由于铜对于生命的重要性，铜在人体中的分布受到严格的控制。采用荧光分子探针的方法检测铜离子，尤其是跟踪其在化学反应和生命活动中的作用过程就变成一件很有意义的事情。

测定痕量铜的含量常采用的方法有：原子吸收光谱法，属于常规元素分析法，但对痕量元素的测定灵敏度低，操作复杂。塞曼效应石墨炉原子吸收光谱法，是一种准确可靠的方法，但同样操作复杂，而且费用高昂，难以大规模应用。此外还有利用络合剂和铜离子络合形成有色络合物进行比色测定的方法，但其灵敏度低，重现性差，现在一般很少采用。荧光分子探针技术应用于过渡金属及重金属离子的检测，可实现原位检测，由于普通荧光分子探针在水溶液中对金属离子的选择性较差，因此许多探针分子只有在有机溶剂中才表现出识别性能。但实际上能够在水溶液中表现出识别性能的荧光分子探针才具有广泛的使用价值。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种效果较好的能在水溶液中检测重金属铜离子的铜离子荧光探针及其制备方法。

本发明的另一目的是提供一种铜离子荧光探针在重金属离子检测中的应用。

本发明所述的铜离子荧光探针的原料为富氨基聚合物超支化聚乙烯亚胺，原料经过氧化处理后，其分子内部氨基基团与空穴电子结构发生相互作用，从而得到一种在紫外光激发条件下可产生荧光的铜离子荧光探针。

本发明所述的铜离子荧光探针的制备方法包括以下步骤：

1)将聚乙烯亚胺(PEI)配置成聚乙烯亚胺水溶液；

2)取聚乙烯亚胺水溶液，过滤，倒入聚四氟乙烯内衬中用不锈钢外套密封，反应后蒸出溶剂，得到黄色粘稠液体状的铜离子荧光探针。

聚乙烯亚胺水溶液的浓度最好为0.01～0.8M(以氮丙啶单体计)。聚乙烯亚胺水溶液过滤，倒入聚四氟乙烯内衬中用不锈钢外套密封反应的温度最好为80～250℃，反应的时间最好为1～60h。在聚乙烯亚胺水溶液过滤后最好加入氧化剂，按质量百分比，氧化剂的加入量最好为聚乙烯亚胺水溶液的0.01％～1％。氧化剂可选自过硫酸铵、过氧化氢、过乙酸、碘酸、高锰酸钾等中的一种。使用时，可将铜离子荧光探针用水或pH＝6.8的磷酸盐缓冲溶液稀释。