[发明专利]基于四苯基乙烯衍生物的关闭-开启式荧光传感器及制备方法

说明书

本发明公开了基于四苯基乙烯衍生物的关闭‑开启式荧光传感器及制备方法，该方法为将四苯基乙烯衍生物放入溶剂中，震荡直至完全溶解，得到溶液(I)，将溶液(I)加入到HEPES缓冲液中，配制成溶液(II)即为传感器。本发明的荧光传感器利用四苯基乙烯衍生物，具有明显的聚集诱导发光效应，发光性能优异；本发明的荧光传感器制备方法简便、反应条件温和，在水溶液条件下进行，对环境无污染，荧光传感器化学稳定性好、灵敏度高、选择性好，与商品荧光仪器联合使用可以实现对铜离子和ATP的快速响应以及实时监测；本发明以试纸形式的荧光传感器不需要荧光仪器，对铜离子、ATP具有特异性关闭‑开启荧光的效果，便于现场实时检测。

技术领域

本发明属于荧光传感器制备技术领域，具体涉及基于四苯基乙烯衍生物的关闭－开启式荧光传感器及制备方法。

背景技术

通常情况下，荧光分子在溶液中发光显著，在聚集态或者固体状态下发光微弱甚至不发光，这种现象被称为聚集导致淬灭(Aggregation-caused Quenching，ACQ)。造成这种现象是由于分子间相互作用形成了荧光淬灭的激基缔合物和激基复合物等物质。然而在实际应用中，荧光材料多以聚集体或固体薄膜的形式出现，比如有机发光二极管、有机场效应晶体管(OFETs)等光电设备领域，因此这种分子聚集而导致的荧光淬灭效应，大大限制了荧光材料在实际生产中的应用和发展。

2001年，“聚集诱导发光”(aggregation induced emission，AIE)现象的发现为荧光材料的研究提供了新的方向。唐本忠教授课题组发现新型荧光材料在单分子态下几乎观察不到发光现象，而在聚集态具有明显的荧光效应，他们称此现象为“聚集诱导发光”效应。AIE效应可以从根本上克服了ACQ效应，促进了有机发光材料的发展及其实际应用。

近年来，使用荧光传感器来检测各种重金属离子、阴离子，特别是在生物能量转移和物质代谢方面，引起人们的广泛关注。需要指出的是，由于ACQ效应的存在，即使荧光传感器中有许多不同的发色团，其荧光强度依然较弱，甚至在高浓度或聚集状态下猝灭。聚集诱导荧光猝灭等复杂问题的出现，严重限制了荧光传感器的实际应用与发展。聚集诱导发光(AIE)效应为解决ACQ问题提供了途径，并开始用于新型荧光传感器的设计。其中，四苯基乙烯(TPE)具有高固体发光效率、高产率和易功能化等优点，从而成为发展最快的聚集诱导发光材料之一。这种优异的化学和光学性能使得TPE及其衍生物超灵敏和高选择性的荧光生物传感器方面具有广阔的应用前景。

众所周知，铜离子广泛分布于生物组织中，适量的Cu²⁺可以有效增强人体的免疫功能，是人体必需的微量金属离子之一。但研究表明，过量的Cu²⁺摄入也可引起组织缺血、急性肝脏病变和肾功能衰竭等疾病。人体摄取铜离子的主要途径是食物和水，因此如何快速准确地对食物或水中Cu²⁺的含量进行检测分析是医学、卫生、环境等领域的重要研究课题之一。目前，铜离子的常规测量方法是电化学技术，但该方法检测成本昂贵且仪器不方便携带，限制了电化学传感器在Cu²⁺检测方面的应用。

除了必需的痕量金属离子外，磷酸盐也是生物系统中的重要离子。在磷酸离子中，腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)由于其作为细胞内直接能源物质和细胞外信号传导介质，引起广泛关注。因此，设计和构建高选择性和高灵敏性的ATP荧光传感器，具有十分重要的应用价值。传统的离子检测方法如电化学方法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法，普遍存在设备昂贵、操作复杂和检测灵敏度低等缺点。而荧光分析方法不仅具有灵敏度高、选择性强、设备简单等优点，其检测精度也比普通的比色法和分光光度法高2～3个数量级。因此，发展基于有机发光分子的荧光分析检测方法具有重要的应用价值。在众多的有机发光分子中，四苯基乙烯(TPE)由于简单的化学结构和典型的聚集诱导发光效应，被广泛用于荧光传感器的制备。需要指出的是，尽管基于TPE衍生物的荧光检测方法已经取得了长足的发展，但这些荧光传感器大多是需要在有机溶剂中进行检测操作，极易对环境造成污染。因此，如何制备用于纯水溶液中的离子检测方法，并进一步将其试纸化，成为荧光传感器研究的热点问题。

发明内容