[发明专利]一种检测金属离子的纳晶纤维素荧光探针及其制备方法

说明书

本发明涉及一种检测金属离子的纳晶纤维素荧光探针及其制备方法，属于纳米材料和荧光传感交叉技术领域。首先在纳晶纤维素表面引入活性官能团，通过共价键合荧光染料构筑纳晶纤维素荧光探针，利用其表面活性官能团的协同络合作用，改变荧光染料的荧光发射机理，实现对金属离子的选择性和灵敏检测。本发明涉及的纳晶纤维素荧光探针属环保型绿色材料，亲水性好、安全无毒且可完全降解，可应用于金属离子传感检测、荧光示踪和生物成像等领域。

技术领域

本发明属于纳米材料和荧光传感交叉技术领域，主要涉及一种检测金属离子的纳晶纤维素荧光探针及其制备方法。

背景技术

荧光探针技术具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、能进行非复杂采样等特点，在荧光示踪、生物成像、传感检测、药物载体、非线性光学装置、微电子光电材料等领域有广泛的应用前景(Wolfbeis OS.Chemical Society Reviews.2015,44(14):4743-68；周佳,杨美盼,孟文斐,等.有机化学.2014；34(8):1646-51；Zhang L,Wang E.Nano Today.2014,9(1):132-57)。负载型纳米荧光探针是一种以无机或有机聚合物为载体，有机染料分子、量子点、金属纳米粒子和金属配合物等荧光物质为负载物的具有独特光物理化学性质的新型荧光功能材料，相较于分子探针在生物相容性、均匀性、光稳定性、荧光调控性和可修饰性方面有明显优势(Chen M,Yin M.Design and development of fluorescentnanostructures for bioimaging.Progress in Polymer Science.2014,39(2):365-95)。随着环境友好、可持续发展的战略要求，以天然高分子如纤维素、壳聚糖、海藻酸钠、蛋白质等为载体的荧光探针已成为高分子科学的前沿领域之一(Rull-Barrull J,d'Halluin M,Le Grognec E,et al.Chemical Communications.2016,52(12):2525-2528；Chaudhary A,Raina M,Harma H,et al.Biotechnology&Bioengineering.2009,104(6):1075-85)。作为天然纤维素的最小物理结构单元，纳晶纤维素(Cellulose nanocrystals,CNC)是当前纤维素科学的研究热点之一。纳晶纤维素具有许多优良特性，如高结晶度、高亲水性、超精细结构、生物相容性和可降解性等(Youssef H,Lucia LA,Rojas OJ.Cellulose nanocrystals:chemistry,self-assembly,and applications.Chemical Reviews.2010,110(6):3479-500)；此外，纳晶纤维素还具有高比表面积和高长径比，表面存在大量活性基团，是良好的功能化模板载体，适合进行多功能设计和复合，如荧光、磁性、pH敏感、温度响应和载药释放等。相较于金属纳米粒子、无机纳米粒子、高分子自组装纳米粒子等载体，纳晶纤维素具有更好的生物相容性、可修饰性以及独特的纳米形态(Lam E,Male KB,Chong JH,etal.Trends in Biotechnology.2012,30(5):283-90；吴伟兵,张磊.化学进展.2014,(Z1):403-14)，以纳晶纤维素为模板载体，构造多功能纳晶纤维素荧光探针是一个新的研究应用方向。