[发明专利]一种全光谱上转换纳米探针、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种全光谱上转换纳米探针的制备方法，其包括如下步骤：合成白光上转换颗粒，其是以NaGdF₄或者NaYF₄为基质，以Yb³⁺为敏化剂，Yb、Tm、Eu、Tb共掺杂的NaGdF4:49％Yb,0.5％Tm@NaGdF4:35％Tb,0.5％Eu@NaYF₄上转换纳米颗粒；制取聚合物修饰改性油溶性的上装换纳米颗粒；UCNPs‑配合物探针的制备，其全光谱是其光谱中包含了紫外光、蓝光、绿光、红光以及近红外光的部分。本发明还提供了其制备方法及应用，该探针通过静电作用和其他作用力结合不同的识别单元，从而对于某个区域的发光的猝灭，以使上转换荧光的颜色变化多种多样，从而识别出特定物质成分的存在；该全光谱上转换纳米探针应用于福美双残留的快速可视化定量检测、实现快速比色定量检测。本发明可广泛应用于农药等多种物质的快速可视化检测。

技术领域

本发明涉及纳米材料制造及农药残留检测技术领域，具体涉及一种全光谱发光的上转换纳米探针、制备方法及应用。

背景技术

农药残留通常指的是农药使用后一段时间残留在食品上的农药。一般施用于农作物上的农药，除了附着于作物上，还有一部分残存于环境的农药会被植物或者动物吸收，经过生物体的代谢，食物链的作用，这些残留的农药都有可能进入人体。因此，有必要为其残留物检测设计灵敏和快速的检测技术。而在一般的检测技术中通常都是基于多种发光材料的荧光试纸，包括有机染料，量子点和上转换纳米粒子(UCNPs)，这些已经广泛应用于环境危害分析、生物分析和医学诊断。

福美双，作为一种光谱抗菌农药，它广泛应用于苹果，大豆和葡萄酒种植，以预防作物病害。福美双虽然高效低毒、抗菌谱广，应用广泛，但有较高的蓄积性。动物实验表明，福美双对大鼠、小鼠、肉鸡、鱼类均有不同程度的毒性。在豆芽生长违规使用农药福美双，将会对人体健康构成威胁。福美双在水果和环境中的残留可能对人体皮肤和粘膜造成高毒性。因此，有必要为其残留物检测设计灵敏和快速的检测技术。

通常在单色荧光试纸中，目标分析物的存在是通过荧光亮度的变化来判断的，但它极大地限制了定量检测能力并带来了假阳性信号输出的风险。因此为了获得更加灵敏的分析结果，可以通过一定的结构设计，实现荧光试纸与目标检测物反应后表现出更多的色彩变化，实现多区域全光谱的分析物检测。为了完成这种设计思路，最典型的策略是将荧光调整为白光发射，其由三原色组成，红-绿-蓝(RGB)，波长范围为400nm至750nm。

基于多种发光材料的荧光试纸，包括有机染料，量子点和上转换纳米粒子(UCNPs)，已经广泛应用于环境危害分析、生物分析和医学诊断。在单色荧光试纸中，目标分析物的存在是通过荧光亮度的变化来判断的，但它极大地限制了定量检测能力并带来了假阳性信号输出的风险。为了避免这些缺陷，通过将不同的发光材料结合到纳米传感器中，已经有了广泛地报道。例如，Zhou等人，在试纸上将红色发光量子点和青色碳点混合在一起，实现颜色变化对砷离子的可视化检测。然而，在试纸上使用两种不同的发射颜色并不能明显改善裸眼的可察觉的敏感性。为了获得更加灵敏的分析结果，我们可以让荧光试纸在与靶标反应后应表现出更多的色彩变化。典型的策略是将初级荧光设置为白光发射，其由三原色组成，红-绿-蓝(RGB)，范围为400nm至750nm。

迄今为止报道的大多数白光发射材料都依赖于特定量的荧光团与RGB发射的组合。多组分发光材料的混合物使得探针在与靶标结合后难以实现每个发射体的均匀和可控的荧光响应。为此，已经报道一些有机化合物或核壳结构的半导体量子点发出白光发射。与多组分材料相比，这种具有更高白光发射质量的单组分实体在整个可见光区域中表现出更广泛的颜色变化范围，在诸如发光二极管、光伏电池以及光电探测器等广泛应用中更具吸引力。然而，这些现有的白光发光材料通常使用高能UV或可见光作为激发源，从而引起不可避免的背景荧光，这些都可能干扰试纸上的颜色变化。