[发明专利]基于刺激响应共轭聚合物用于检测二氧化碳含量或转化的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境/食品/医学/生物检验测定技术以及化学传感/分析领域，具体涉及一种基于刺激响应共轭聚合物用于检测二氧化碳含量或转化的方法。

背景技术

二氧化碳(CO₂)对维持大气循环、生态平衡、碳循环等方面起着重要作用，通过检测CO₂的浓度为提前预测火山爆发、地震及海啸提供巨大帮助。但是，随着现代工业的迅速发展，大量天然含碳资源被燃烧和消耗，使得前所未有的CO₂被排放到大气中，增大空气中CO₂的含量，导致“温室效应”，使地球表面温度升高。在封闭空间内，CO₂的浓度过高会对人体健康产生巨大影响，例如，头痛、心跳加速、永久性脑损伤、昏迷甚至死亡。因此，CO₂的传感及捕获研究越来越受到重视。

作为高等有机体的关键代谢产物之一，CO₂是调节和维持有机体体液离子平衡和pH平衡的重要角色；而且由于它具有一定的水溶性及良好的生物相容性和生物膜通透性，所以其代谢过程与有机体多项生命活动息息相关。例如，碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase，CA)是红细胞的主要蛋白质成分之一，其催化的最重要的反应是二氧化碳可逆的水合作用使它在生理pH值条件(pH＝～7.0)下很快进行，在碳酸酐酶的催化下二氧化碳水合的因子在10⁷左右。上述反应对帮助体内组织排除二氧化碳极为重要。此外，在睫状体上皮细胞中，CA对维持眼压平衡起着重要作用，临床上CA是治疗青光眼的主要药物靶点。因此，实现对二氧化碳含量以及转化的检测，在维护人类生命体健康、探索生命活动的规律以及控制温室气体排放等方面具有重大意义。

目前，CO₂的传感分析通常依赖红外光谱、气相色谱和电化学的方法来进行定性和定量分析。但是，这些方法需要的仪器体积庞大，造价昂贵，并且需要经过专门训练的操作人员。近年来，新型刺激响应共轭聚合物的研究引起了科研人员的浓厚兴趣，由于共轭聚合物强的捕获光的能力和荧光信号放大功能，检测体系的检测灵敏度大大提高，广泛应用于病原微生物、金属离子、小分子化合物以及疾病相关生物标志物的高灵敏诊断和检测领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于刺激响应共轭聚合物的应用，发明人根据研究发现该共轭聚合物能够特异性地响应二氧化碳,基于二氧化碳对该刺激响应共轭聚合物特异的荧光淬灭效应以及碳酸酐酶(CA)特异性催化二氧化碳转化的活性,将该共轭聚合物应用于二氧化碳浓度及碳酸酐酶催化二氧化碳转化检测。

本发明的技术方案为：

一种基于刺激响应共轭聚合物用于检测二氧化碳含量或转化的方法，为根据二氧化碳对该刺激响应共轭聚合物的荧光淬灭效应，来检测二氧化碳浓度或碳酸酐酶(CA)特异性催化CO₂在水中的转化效率的方法；

所述的基于刺激响应共轭聚合物的结构式如下：

其中，式(I)中n＝8～50，x＝1-12，y＝2-12；R选自下述基团中的任意一种：

所述的基于刺激响应共轭聚合物，优选为所述R为：n＝8-15；x＝2；y＝2。

所述的检测二氧化碳浓度的方法，包括以下步骤：

(1)、将基于刺激响应共轭聚合物溶于水，使其浓度为5.0～50μM，然后通入待测气体；

(2)、通过对步骤(1)中得到的通入了待测气体的溶液进行紫光灯照射，得到溶液中聚合物的颜色；或者，以375-450nm为激发波长，对步骤(1)中得到的通入了待测气体的溶液进行荧光检测，得到此时CO₂浓度下的基于刺激响应共轭聚合物的最大荧光强度(记为I)；

(3)、将步骤(2)中得到溶液中聚合物的颜色，与相同条件下的参比溶液中的聚合物荧光颜色相比较，可以定性的得到CO₂浓度的大小；或者，根据待测气体对聚合物的最大荧光强度(记为I)，与相同条件下的不含CO₂的时的聚合物最大荧光强度(I₀)比较，计算CO₂对共轭聚合物的淬灭效率，进而得到待测气体的二氧化碳含量。

所述的相同条件下的CO₂浓度与聚合物荧光淬灭效率或荧光颜色之间关系的测量方法，为以下两种方法之一任意，包括以下步骤：

方法一，所述的参比溶液中的CO₂浓度与聚合物荧光颜色之间关系的测量方法：