[发明专利]用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶及其制备方法，属于pH值传感材料技术领域。

背景技术

pH值检测在生物、医学等多种领域中都占有十分重要的地位。在用于pH值检测的多种材料中，水凝胶由于具有很高的稳定性、生物亲和性以及受激反应性(体积随外部刺激发生变化)而备受关注。目前多种纳米水凝胶已经被研制，并用于探测各种分析物。但是由于目前的纳米水凝胶的探测机制多是基于体积变化，因此必须集成或依附于微型装置上以适应光学或者电学方法测量，结果只能于宏观领域中进行探测。最近有研究报导了通过改变纳米水凝胶体积与荧光强度的关系而制备了荧光纳米水凝胶，并利用此种纳米水凝胶实现了细胞水平上的探测。众所周知，单一荧光强度的探测灵敏性会因为探针的分布、浓度以及光电子系统的随机漂移而受到削弱。基于荧光寿命的测量方法虽然可以避开上述缺点，但对于较短的衰减寿命(如纳米量级)，则对探测仪器的复杂性大大增加，这为实际应用带来了不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服单一荧光强度的探测灵敏性会因为探针的分布、浓度以及光电子系统的随机漂移而受到削弱这一缺陷，提供一种用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶及其制备方法。

本发明的技术方案：

本发明的第一个目的在于提供一种用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶：这是一种多掺杂型纳米水凝胶，非荧光型的pH值指示剂和几种荧光分子镶嵌于粒径为纳米级别的水凝胶颗粒当中。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶含有溴百里酚兰作为pH值指示剂；香豆素6和尼罗红作为荧光分子构成共振能量传递体系；将以上三种成分均匀地分散在具有生物体相容性的聚亚安酯水凝胶基质当中。

一种优选技术方案，所述用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶各组分的质量百分比聚亚安酯∶溴百里酚兰∶香豆素6∶尼罗红为1∶0.05∶0.05∶0.005。

本发明的第二个目的在于提供一种用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶的制备方法，步骤如下：

步骤一，按质量百分比1∶0.05∶0.05∶0.005称取聚亚安酯，溴百里酚兰，香豆素6，尼罗红；

步骤二，将步骤一称取的聚亚安酯，在磁力搅拌中，加入到9/1的体积比的乙醇/水混合溶液中，配制成聚亚安酯浓度为500ppm的溶液；

步骤三，将步骤一称取的溴百里酚兰、香豆素6、尼罗红三种物质共溶于步骤二制成溶液中，搅拌一个小时；

步骤四，将步骤三制备的混合溶液，在二次蒸馏水中进行透析24小时，其间每隔4小时换一次二次蒸馏水，得到水凝胶的悬浊液；

步骤五，将步骤四制备的悬浊液，通过一个孔径为0.2微米的过滤膜进行过滤，除掉较大的团聚物，得到最终的用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶。

本发明的有益效果：

在本发明提出了一种用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶，应用于生理范围的pH值传感。它可以通过单一波长激发同时产生两个信号，然后根据两个信号的比率来探测待分析物。这种内在校准机制使得传感信号更加稳定可靠，实际应用起来也更方便。该用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶由非响应性的聚合物作为基质，其pH敏感性来源于凝胶中所装载的有机分子。因此，该用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶具有恒定体积，从而在生物活体探测时不会因扰乱细胞活动而产生虚假信号。

附图说明

图1是用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶的横截面示意图以及主要成分的化学结构式。

图2是溴百里酚兰在不同pH值(pH值5、7和9)水溶液中的吸收光谱(灰色阴影所示)，以及香豆素6(C6)和尼罗红(NR)在乙醇溶液中各自的吸收(虚线)和发射(实线)光谱。

图3是用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶在干燥状态下的透射电镜照片。

图4是用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶在不同pH值下的荧光发射光谱，其中500nm和620nm的发射峰分别归属于荧光分子香豆素6和尼罗红。从酸性到碱性环境pH值分别为：4.92，5.29，5.91，6.24，6.47，6.64，6.81，6.98，7.38，7.73，8.04，8.34，8.67，9.18。

图5是用于pH值传感的比率荧光纳米水凝胶中尼罗红和香豆素6的发射强度比率(I_F(620)/I_F(500))与pH值的关系。