[发明专利]一种高灵敏汞离子荧光传感材料及其制备方法和应用以及检测溶液中汞离子浓度的方法

说明书

本发明属于Hg²⁺浓度检测领域，具体涉及一种具有双重信号放大功能的新型超分子荧光传感材料及其制备方法和应用以及该荧光传感材料用于Hg²⁺浓度检测的方法。所述荧光传感材料具有式(1)所示的结构，式(1)中的M为K或Na。本发明在巴比妥上嫁接催化单元，当目标物Hg²⁺出现，可以使催化单元有序聚集，催化剂使底物产生荧光衍生反应，利用催化剂的寡聚活性放大效应，使荧光信号显著增强，从而达到荧光传感的目的。本发明提供的荧光放大传感器为信号放大式荧光传感器，为一种新型的Hg²⁺荧光传感模式，能够弥补现有的基于胸腺嘧啶T的Hg²⁺荧光传感体系仅采用比色或荧光淬灭信号进行传感的局限性。

技术领域

本发明属于Hg²⁺浓度检测领域，具体涉及一种具有双重信号放大功能的新型超分子荧光传感材料及其制备方法和应用以及该荧光传感材料用于Hg²⁺浓度检测的方法。

背景技术

汞的严重生理毒性早已为人们所熟知。汞主要以金属汞、无机汞(汞盐)和有机汞的形式存在，不同种类的汞及汞化物进入人体后会蓄积在不同的部位，从而造成这些部位受损，如金属汞主要蓄积在肾和脑，无机汞主要蓄积在肾脏，而有机汞主要蓄积在血液及中枢神经系统。值得注意的是，金属汞和无机汞进入人体内大部分可以排出，而有机汞则具有很强的亲脂性，易在体内富集，“水俣病”就是甲基汞中毒的实例。由于汞的独特物理化学性质，现在世界上约有三千多种工业生产需要以其为原料或辅助材料，每时每刻都有大量的含汞废水排放到自然界中，在特定条件下由生物转化为剧毒的有机汞，对人类、动物、植物造成威胁。由于汞离子具有易迁移性、持久性、高度的生物吸收性和富集性，汞离子的检测备受关注，由于汞对生物体的有害影响，汞的灵敏检测作为一个重要课题受到环境和生物领域持续关注，发展高选择性、高灵敏、简便易行的汞离子检测方法具有重要的现实意义。荧光作为检测信号具有操控简便、灵敏度高、对生命体损伤小、可实时检测和远程信号传输等优点，因此适用于微观体系监测的过渡金属离子荧光分子传感系统的设计近年来备受关注。目前已报道了多例汞离子的荧光传感系统，但是获得高特异性和易得的汞离子荧光传感器仍具有挑战性。

胸腺嘧啶T可与Hg²⁺反应，由于这类T-Hg-T式的反应具有高度的选择性和大的结合稳定常数，近年来被广泛用于Hg²⁺的传感中。目前，基于T-Hg-T模式的Hg²⁺的光学传感主要为比色法和荧光法。其中，比色法多采用纳米金为信号单元，利用其聚集变色效应进行传感，例如：Mirkin等将含有胸腺嘧啶的寡脱氧核苷酸链(ODN)修饰于纳米金表面，当Hg²⁺存在时，由于Hg²⁺与不同纳米金表面的胸腺嘧啶反应形成T-Hg-T交联结构，导致纳米金之间的距离被拉近，体系颜色发生显著变化，据此实现Hg²⁺的高选择性、高灵敏检测(J.S.Lee,M.S.Han and C.A.Mirkin.Angew.Chem.Int.Ed.,2007,46,4093-4096)。由于T-Hg-T结合反应相当于碱基错配的矫正过程，可以利用类似分子信标的方法进行Hg²⁺的荧光传感。Togashi等在针对性设计的ODN一端引入荧光素作为荧光团，另一端引入猝灭基团，Hg²⁺的出现导致ODN因T-Hg-T反应而形成发卡结构，荧光团与猝灭基团靠近发生能量转移，利用荧光猝灭法实现Hg²⁺的传感(A.Ono and H.Togashi.Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43,4300-4302)。Lu等则采用相反的设计模式，在ODN的一端嫁接荧光猝灭基团，另一条与其配对的ODN的一端则嫁接荧光团，两条ODN杂交后，荧光团与猝灭基团靠近而发生荧光猝灭；Hg²⁺加入后，在嫁接荧光团的ODN内部形成T-Hg-T结构，导致其与带猝灭基团的ODN分离，荧光回升，借以实现Hg²⁺的OFF-ON光传感(J.Liu and Y.Lu.Angew.Chem.Int.Ed.,2007,46,7587-7590)。