近红外荧光印迹功能材料制备及其应用研究

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近红外量子点(Near Infrared Quantum Dots,NIR QDs)是一系列于近红外区域发射的荧光源,优异的发光特性和化学稳定性使它在生物成像、纳米探针和传感器等成像及检测领域中得到了广泛的应用,但它易受到检测环境的影响,且选择性较差。所以,提升NIR QDs的抗干扰性能和选择性已经成为了亟需解决的问题。分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers,MIPs)是能够选择性结合并且特异性识别特定模板分子的一类高分子聚合物。目前,分子印迹已经广泛应用于传感器、分离、药物缓释、环境污染物监测以及食品质量控制等多个领域。荧光印迹聚合物结合了荧光的高灵敏特性和印迹材料的高选择性。但是,目前对于荧光印迹聚合物的文献报道研究主要是基于可见光区荧光源,包括半导体量子点、碳基量子点、荧光染料等,其较强的背景干扰和较弱的光穿透度限制了它们的应用。本文以植物碳点、碲化镉量子点及聚乙烯亚胺钝化铜掺杂硫化镉量子点等为近红外荧光源,以新型功能材料为载体,结合印迹技术制备了一系列具有高选择识别性能和抗干扰能力的新型近红外荧光MIPs,主要研究内容如下:1.基于近红外(NIR)荧光碳点和金属有机框架,研制了一种用于快速检测胰蛋白酶的环保型荧光印迹传感器。以绿色植物为原料,通过一步溶剂热法合成了新型近红外荧光碳点,并在温和条件下采用溶胶-凝胶法制备了近红外荧光印迹传感器。利用傅里叶转换红外光谱仪、能谱仪、扫描电镜、X-射线衍射和透射电镜对该近红外荧光印迹传感器进行了表征。在最优条件下,该近红外荧光印迹传感器的荧光猝灭效应与胰蛋白酶浓度在0.05~9.0 ng·L-1内呈现良好的线性关系,检出限为8.8 pg·L-1。该荧光印迹传感器可在1.5 min内选择性识别胰蛋白酶,可用于血清和尿液中胰蛋白酶的快速、灵敏检测,加标回收率分别为95.3~104.1%和97.7~105.2%。所制备的印迹荧光传感器为快速、灵敏地检测复杂样品中的痕量生物大分子提供了一种可行且环保的方法。2.邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为一种增塑剂,广泛应用于食品和化工行业。当它出现在食物和水中时,会对人体健康造成危害。基于近红外CdTe量子点和咪唑沸石骨架-67,采用溶胶-凝胶聚合法制备了一种新型近红外(NIR)荧光印迹传感器,可快速、灵敏地测定食品中的DBP(仅需1.5 min)。利用荧光分光光度仪、扫描电子显微镜、能谱仪、傅里叶转换红外光谱仪和透射电镜对荧光印迹传感器进行了详细的表征。该荧光印迹传感器在0.05~18.0μM线性范围内快速检测DBP,检出限为1.6 n M。该荧光印迹传感器还可成功地检测实际水样和食品样品中的DBP,回收率令人满意,在食品安全方面具有潜在的应用前景。3.采用溶胶-凝胶印迹技术成功制备了一种用于酮洛芬快速识别的聚乙烯亚胺钝化掺铜CdS量子点和氧化锌纳米棒近红外荧光印迹传感器。结果表明,聚乙烯亚胺钝化的掺铜CdS量子点可以提高CdS量子点的荧光寿命和稳定性。氧化锌纳米棒作为载体可以提高印迹传感器对酮洛芬的荧光响应速度和灵敏度。在最佳条件下,荧光印迹传感器的荧光强度猝灭与酮洛芬在浓度范围为0.05~35.5μM内呈线性关系,检出限为1.36 n M。详细讨论了该荧光印迹传感器对酮洛芬的荧光响应机理,认为酮洛芬对荧光印迹传感器的荧光猝灭是由电荷转移引起的。该荧光印迹传感器应用于快速识别自来水、湖水、废水和人尿中的酮洛芬,加标回收率为97.3%~103.7%。该近红外荧光印迹传感器为快速、灵敏、选择性地识别复杂样品中的药物提供了一种新的可靠方法。
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