专利名称：用于镉离子检测的荧光离子印迹传感器及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于镉离子检测的荧光离子印迹传感器及其制备方法。
背景技术：
镉离子对人和动物毒性大，对肾、肺、肝、骨骼及血液等系统产生毒性作用。用于检测镉的方法如原子吸收光谱法，电子探针、中字活化以及电感耦合等离子体质谱法等都需要大型仪器，检测繁琐，成本较高；在常用的检测方法中，荧光分析法因其简便、快捷等优点成为金属离子检测的热点。目前研究较多的经典有机荧光识别体系，如冠醚、杯芳烃等属经验合成识别系统，合成步骤繁琐，费时、费力，合成的受体很难保证专一的识别性，而DNA或蛋白等生物识别体系，也存在价格昂贵、寿命短缺点，不适用于高温、高压等苛刻环境，并且不能重复使用，迫切需要开发制备简单、稳定性好、寿命长、易保存的选择性镉离子荧光传感器。离子印迹技术采用金属离子作为模板制备的离子印迹聚合物，具有专一的识别位点、高的抗干扰性和抗外界恶劣条件等优点，可应用于固相萃取以及实际样品中金属离子的分离分析，但应用于荧光传感器领域的报道很少。将离子印迹技术的高选择性和荧光技术的高灵敏相结合，获得的镉离子印迹荧光传感器具有选择性好、制备简单、寿命长等特点，并且能够多次循环使用，并易于与光学器件相结合。
发明内容
本发明目的是提供一种制备简单、稳定性好、寿命长、易保存的选择性镉离子荧光传感器及其制备方法和分析应用。本发明采用的技术方案是一种用于镉离子检测的荧光离子印迹传感器，由如下方法制备得到(1)将镉离子和荧光化合物溶于溶剂预组装，然后再加入功能单体、交联剂和引发剂混合均勻；所述荧光化合物为8-巯基喹啉和2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、 丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或其混合物乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸；所述引发剂为偶氮二异丁腈；(2)将微孔滤膜置于步骤(1)反应溶液保持10 60min，然后取出微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间脱泡、脱气并密封；所述微孔滤膜为偏氟乙烯膜或醋酸纤维素膜；(3)将步骤( 微孔滤膜于紫外光下或60 70°C水浴中进行聚合反应6 32小时，制得印迹膜；
(4)以洗脱液洗脱印迹膜上的镉离子，即得所述荧光离子印迹传感器，所述洗脱液为下列之一醋酸、盐酸、硫酸、硝酸或EDTA。本发明镉离子印迹传感器为多种功能单体和荧光化合物聚合形成的高分子类型传感器，依据离子印迹预定性“量体裁衣”的特点，调节配体有序排列，通过“智能记忆”底物以定制专属的三维立体孔穴结构，实现对目标重金属的专一识别，可与天然的生物识别系统相媲美，同时还具有以下优点制备相对简单、稳定性好、易保存，寿命长，能够多次循环使用，不污染样本，并易于与光学器件相结合，具有广泛实用性。本发明还涉及一种制备所述荧光离子印迹传感器的方法，所述方法包括(1)将镉离子和荧光化合物溶于溶剂预组装，然后再加入功能单体、交联剂和引发剂混合均勻；所述荧光化合物为8-巯基喹啉和2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、 丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或其混合物乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸；所述引发剂为偶氮二异丁腈；(2)将微孔滤膜置于步骤(1)反应溶液保持10 60min，然后取出微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间脱泡、脱气并密封；所述微孔滤膜为偏氟乙烯膜或醋酸纤维素膜；(3)将步骤( 微孔滤膜于紫外光下或60 70°C水浴中进行聚合反应6 32小时，制得印迹膜；(4)以洗脱液洗脱印迹膜上的镉离子，即得所述荧光离子印迹传感器，所述洗脱液为下列之一醋酸、盐酸、硫酸、硝酸或EDTA。( 所述步骤(1)中镉离子、荧光化合物和功能单体用量摩尔比为1 1 3 4 320，功能单体和交联剂用量摩尔比为1 2 8。(6)所述步骤O)中引发剂溶液浓度优选为0. 005 0. 02g/ml。本发明还涉及所述的高分子荧光离子印迹传感器在镉离子检测中的应用。具体应用方法如下首先将荧光印迹湿膜(干膜于离子水中充分溶胀)放置于荧光孔板中。将样品溶液经0. 45 μ m微孔滤膜过滤，然后加入HCl-TriS缓冲溶液调节溶液PH = 7，取300 μ 1上述溶液加入含荧光印迹膜的荧光微孔板中测定荧光强度变化，依据标准样品校正曲线进行浓
度测量。本发明的有益效果主要体现在本发明提供了一种用于镉离子检测的荧光离子印迹传感器，其形态为高分子薄膜，制备过程相对简单、稳定性好、寿命长、易保存，而且可以循环使用多次性能不改变，具有广泛实用性，是解决重金属离子高选择性、高灵敏度检测的简捷快速的方法。
图1为实施例8标准曲线图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1 将0. Olmmol 2-萘基丙烯酸酯和0. 005mmol模板离子(Cd2+)于1. 5mlDMS0中混合搅拌30min，再加入2-乙烯基吡啶1. 6mmol,8mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂和0. 03g 偶氮二异丁腈，超声混合30min ；0. 45 μ m偏氟乙烯膜置于上述混合溶液中静置20min后取出，用石英板夹住用封口膜密封后在65°C下水浴加热7小时，制得镉荧光印迹膜(即镉离子荧光印迹传感器)。0. IM HNO3溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度稳定，并用超纯水洗除残留的HNO3后，将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳 PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例2 将0. 005mmol模板离子(Cd2+)和0. Olmmol 2-萘基丙烯酸酯溶于^il DMSO中混合搅拌30min，再加入4-乙烯基吡啶1. Ommol, 4mmol三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸和0. Olg 偶氮二异丁腈，超声混合20min ；将0. 45 μ m偏氟乙烯膜置于上述混合溶液中静置20min后取出，用石英板夹住用封口膜密封后在65°C下水浴加热10小时，制得镉离子荧光印迹传感器。用0. IM HNO3溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度稳定，并用超纯水洗除残留的HNO3后，将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳pH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例3 将0. Olmmol 8-巯基喹啉和0. 005mmol模板离子(Cd2+)溶解于1. 5mlDMS0中混合搅拌20min ；在上述混合物中加入0. Immol甲基丙烯酸，0. 8mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯和 0. Olg偶氮二异丁腈充分混合，超声混合30min ；将0. 45 μ m醋酸纤维素膜置于上述溶液中静置30min后取出，用石英板夹�。铣銎莺笥梅饪谀っ芊夂笤�65°C下水浴加热15小时。 反应完全后，将制备的金属离子印迹膜先用EDTA后用0. IM HCl溶液洗脱模板离子，直至荧光强度变化稳定，用超纯水洗除残留的HC1，然后将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例4 将0. 015mmol 8_巯基喹啉和0. 005mmol模板离子(Cd2+)溶解于1. 5ml DMSO中混合搅拌20min ；在上述混合物中加入Immol丙烯酰胺，5mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯和 0.015g偶氮二异丁腈充分混合，超声混合30min;将0. 45 μ m偏氟乙烯膜置于上述溶液中静置20min后取出，用石英板夹住，赶出气泡密封后在紫外灯照射下反应M小时。反应完全后，将制备的金属离子印迹膜先用0. IM硫酸溶液洗脱模板离子，直至荧光强度变化稳定， 用超纯水洗除残留的酸，然后将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例5 将0. 005mmol模板离子(Cd2+)和0. 02mmol 2_萘基丙烯酸酯溶于^il DMSO和 ImlH2O混合溶液中搅拌15min，再加入2-乙烯基吡啶1. 2mmol,4mmol三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸和0. Olg偶氮二异丁腈，超声混合20min ；将0. 45 μ m偏氟乙烯膜置于上述混合溶液中静置15min后取出，用石英板夹住脱气密封后在紫外灯照射下反应32小时，制得镉离子荧光印迹传感器。用0. IM HNO3溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度稳定，并用超纯水洗除残留的HNO3后，将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳 PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例6 将0. 02mmol 8-巯基喹啉和0. 02mmol模板离子(Cd2+)溶解于2mlDMS0中混合搅拌IOmin ；在上述混合物中加入0. 8mmol甲基丙烯酸，1. 6mmol三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸和0. Olg偶氮二异丁腈充分混合，超声混合35min ；将0. 45 μ m偏氟乙烯膜置于上述溶液中静置20min后取出，用石英板夹�。铣銎莺笥梅饪谀っ芊夂笤�65°C下水浴加热20小时。 反应完全后，将制备的金属离子印迹膜先用EDTA溶液洗脱模板离子，直至荧光强度变化稳定，并用超纯水洗除残留的EDTA后，将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例7 将0. Olmmol 2-萘基丙烯酸酯和0. 005mmol模板离子(Cd2+)于1. 5mlDMS0中混合搅拌30min，再加入2-乙烯基吡啶1. 6mmol,8mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂和0. 03g 偶氮二异丁腈，超声混合30min ；0. 45 μ m偏氟乙烯膜置于上述混合溶液中静置20min后取出，用石英板夹住用封口膜密封后在65°C下水浴加热7小时，制得镉荧光印迹膜(即镉离子荧光印迹传感器)。0. IM HNO3溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度稳定，并用超纯水洗除残留的HNO3后，将印迹膜干燥备用。所得荧光印迹传感器分析检测镉离子的最佳 PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例8:应用实施例标准曲线绘制取超纯水加入梯度浓度镉离子，然后用HCl-Tris缓冲溶液调节至 PH = 7的标准品溶液，将实施例1制得的荧光印迹湿膜放置于荧光孔板中，加入300 μ 1标准品溶液测定加入镉离子前后荧光印迹湿膜的荧光强度(加入标准品溶液的荧光印迹湿膜荧光强度记为I)，以不添加镉离子的荧光印迹湿膜为对照(记为Itl)，以标准品溶液镉离子浓度为横坐标、以(ι/ ο-υ^为纵坐标，绘制标准曲线(参见图1)。实际水样镉离子检测取河水水样经0. 45 μ m微孔滤膜过滤，然后加入HCl-Tris 缓冲溶液调节溶液PH = 7。将实施例1制得的荧光印迹干膜在去离子水中充分溶胀后放置于荧光孔板中，取300 μ 1上述溶液加入含荧光印迹膜的荧光微孔板中测定荧光强度，对照标准曲线，测得水样含镉离子0. 14mg/l (与采用电感耦合等离子体质谱法测定结果基本一致)，实际水样的回收率在98% 103%之间。
权利要求
1.一种用于镉离子检测的荧光离子印迹传感器，由如下方法制备得到(1)将镉离子和荧光化合物溶于溶剂预组装，然后再加入功能单体、交联剂和引发剂混合均勻；所述荧光化合物为8-巯基喹啉和2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或其混合物乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸；所述引发剂为偶氮二异丁腈；(2)将微孔滤膜置于步骤(1)反应溶液保持10 60min，然后取出微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间脱泡、脱气并密封；所述微孔滤膜为偏氟乙烯膜或醋酸纤维素膜；(3)将步骤(2)微孔滤膜于紫外光下或60 70°C水浴中进行聚合反应6 32小时， 制得印迹膜；(4)以洗脱液洗脱印迹膜上的镉离子，即得所述荧光离子印迹传感器。
2.一种制备权利要求1所述荧光离子印迹传感器的方法，所述方法包括(1)将镉离子和荧光化合物溶于溶剂预组装，然后再加入功能单体、交联剂和引发剂混合均勻；所述荧光化合物为8-巯基喹啉和2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或其混合物乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸；所述引发剂为偶氮二异丁腈；(2)将微孔滤膜置于步骤(1)反应溶液保持10 60min，然后取出微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间脱泡、脱气并密封；所述微孔滤膜为偏氟乙烯膜或醋酸纤维素膜；(3)将步骤(2)微孔滤膜于紫外光下或60 70°C水浴中进行聚合反应6 32小时， 制得印迹膜；(4)以洗脱液洗脱印迹膜上的镉离子，即得所述荧光离子印迹传感器，所述洗脱液为下列之一醋酸、盐酸、硫酸、硝酸或EDTA。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中镉离子、荧光化合物和功能单体用量摩尔比为1 1 3 4 320，功能单体和交联剂用量摩尔比为1 2 8。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤O)中引发剂溶液浓度为0.005 0.02g/mlo
5.权利要求1所述的荧光离子印迹传感器在镉离子检测中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种用于选择性检测镉离子的离子印迹荧光传感器及其制备方法。传感器制备采用先将镉离子与功能单体和荧光物质预先组装，然后加入交联剂、引发剂并以微孔滤膜为支撑介质，光热引发聚合成膜，采用酸、EDTA洗脱得到荧光镉离子印迹复合膜传感器。获得的印迹复合膜对镉离子表现出高的选择性和灵敏性，并可循环使用多次，本发明荧光传感器制备简单、快捷，可用于环境等样品中镉离子的选择性检测。
文档编号G01N21/64GK102507515SQ201110298668
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者姚克俭, 沈绍传, 贠军贤, 高云玲 申请人:浙江工业大学
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