[发明专利]一种聚集诱导荧光客体功能化的复合无限配位聚合物纳米粒子及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种聚集诱导荧光客体功能化的复合无限配位聚合物纳米粒子(复合ICPs)及其制备方法。所述复合ICPs包括主体、客体，所述复合ICPs在主客体作用调控下可同时呈现单体发射(ME)与聚集体发射(AIE)效应。本发明还公开了一种对炭疽生物标志物2，6‑吡啶二羧酸(DPA)的双比例型荧光可视化分析方法。此外，利用该复合ICPs在其刺激响应期间的形态变化，通过复合ICPs刺激响应调控咖啡环沉积形貌，将其拓展成新的信号读取通道，基于此，本发明还公开了一种多通道咖啡环试纸，结合智能手机中安装的图像识别和处理软件，本发明中提及的方法与试纸可实现对枯草芽孢杆菌孢子中2，6‑吡啶二羧酸的低成本、可靠、现场分析，在社会公共安全等相关领域有着巨大应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料制备及检测领域，涉及一种基于聚集诱导发光客体功能化无限配位聚合物的双比例型荧光可视化分析方法-多通道咖啡环试纸及其在2，6-吡啶二羧酸现场分析中应用。

背景技术

自2001年起，炭疽杆菌(B.anthracis)孢子作为潜在的恐怖袭击试剂受到了全世界的广泛关注。炭疽杆菌的生命力强，传染途径广，能在土壤中存活几十年致病力不减，由该菌引起的炭疽病几乎遍及世界各地，致死率高，尤其是肺炭疽，对社会公共卫生和经济发展产生的危害极大。因此，开发可靠的方法，针对炭疽污染的生物标记物吡啶二羧酸(DPA)进行现场检测，对于控制炭疽病的爆发和预防具有重要意义。目前，针对DPA的检测多为基于镧系金属离子(Ln³⁺)开发的分析方法，但是大多数分析方法都为单通道荧光响应模式或内参比型荧光响应模式，一方面，其很容易受到环境波动的影响而产生假阳性结果；另一方面，在紫外灯的激发下，其荧光颜色变化的分辨率较低，对DPA的定量分析依赖于实验室大型光学仪器，在现场分析的实际应用中受到一定限制。由于快速响应以控制炭疽病暴发和防止生物恐怖袭击的需求不断增加，不仅在方法的传感机制研究方面，同时对保证复杂环境体系中的方法的可靠性方面都需要进行重大改进。

近年来，无限配位聚合物(infinite coordination polymers，ICPs)作为一种新型金属有机配位聚合物纳米材料日益引起人们的关注。ICPs的空间网络结构具有高度的“灵活性”，可通过原位自组装包裹性能，将多种具有不同光学性能的客体包裹于主体ICPs网络结构中，得到兼具主客体双重光学优势的复合ICPs纳米粒子。此外，更为重要的一点是，结构的柔性使其可以快速响应外部刺激，为设计基于刺激响应型复合ICPs纳米粒子的快速双响应进而设计新的可视化传感机制研究提供了基础。目前，大部分复合ICPs纳米粒子其主体ICPs中心金属离子多为镧系金属离子(Ln-ICPs)，其斯托克斯位移较大，发射波段较宽，为了实现双重响应，对客体荧光分子光谱条件要求高，而符合光谱条件的客体多为具有聚集诱导荧光淬灭效应(ACQ)的荧光分子或荧光纳米材料，一方面，依赖于客体ACQ效应传感模式限制了复合ICPs纳米粒子主客体材料的选择与新的传感机制的开发；另一方面，依赖于客体ACQ效应的在试纸化或芯片化的过程中，随着试样的浓缩易受到影响，限制了实际应用。因此，利用具有抗ACQ效应的新型客体，发展全新的可视化传感机制与可视化分析方法具有重要意义。

聚集诱导发光(AIE)现象，从2001年提出到现在，由于其极大地解决了传统ACQ荧光探针分子所面临的问题，给光学分析领域带来了新的机遇。与ACQ荧光分子的光学响应模式完全相反，具有AIE性质的荧光分子，在稀溶液状态下发光微弱甚至难以观察到，但是当它们在溶液中发生聚集时或在固体状态下却可发出明亮的荧光。因此，将具有AIE现象的荧光分子作为客体引入ICPs主体网络结构中，通过复合ICPs纳米粒子的刺激响应来调控客体的AIE效应，将为建立基于激响应型复合无限配位聚合物纳米粒子的可视化传感新机制、新方法提供全新的思路。