本发明涉及高分子探针技术领域,尤其涉及一种高分子共聚物探针。
背景技术:
过氧化氢是一种常见的小分子氧化剂,其与生物体也有着密切的相关。在生物体中,过氧化氢大多是由线粒体的呼吸链产生,在呼吸链中,首先氧气o2被还原生成o2·,随后o2·经过超氧化物歧化酶(sods)的歧化作用转变为过氧化氢,因此过氧化氢在生物体细胞信号传导过程中扮演着重要角色,其不但能够产生其他的活性氧,同时也是其他活性氧发生反应后的产物。另一方面,部分如尿酸、葡萄糖等人体体内成分或分泌物等,其在相对应酶的作用下也会产生过氧化氢。
目前对过氧化氢进行检测的方法包括氧化还原敏感荧光蛋白、纳米管、超极化、超声、质谱、pet、化学发光,以及过氧化氢反应性小分子荧光探针几种,但是大多数检测方式不具备良好的靶向性,极易受杂质干扰导致检测精度下降等问题发生,又或者高精度的检测成本过高、流程繁琐。因此,制备一种具有靶向性并且能够高精度对过氧化氢进行检测的分子探针能够有效提高检测的准确性,以方便对生物体细胞信号及体液成分进行分析。
中国专利局于2017年12月12日公开的一种荧光探针在过氧化氢分子检测中的应用等发明专利申请,申请公开号为cn104949946b,该技术方案中所述荧光探针用于水环境和细胞溶酶体中过氧化氢的含量传感检测;所述的传感检测包含荧光检测,目视定性检测,细胞成像检测。但是,该技术方案所得的荧光探针仅能够对过氧化氢进行定性检测,而难以或无法实现高精度的定量检测。本发明实现了h2o2分子探针的选择性快速检测,并且选择性好,抗其他分子干扰能力强。此外,用肉眼就可以观察到溶液颜色的变化,伴随着紫外灯下同样可以观察到荧光颜色变化,通过检测荧光强度变化值能够定量计算出h2o2浓度,是一种具有生色传感功能的荧光探针。
技术实现要素:
为解决现有对过氧化氢检测时容易受到杂质干扰,又或者部分探针随能够减少甚至避免杂志干扰,但却无法进行定量检测或高精度定量检测的问题,本发明提供了一种高分子共聚物探针及其制备方法。其首先要实现以下目的:一、能够实现对过氧化氢的靶向性检测;二、能够进行高精度地检测;三、能够有效进行定量检测;四、提高定量检测的精确性,确保其精确度可达到10-6mol/l。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案。
一种高分子共聚物探针,
所述高分子共聚物探针为含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物。
作为优选,
所述高分子共聚物探针与苯酚类物质配合能够对过氧化氢进行定性分析和定量检测。
上述高分子探针在苯酚类物质中,与酚羟基配合后能够实现对过氧化氢高效的定性和定量检测,具有较高的检测灵敏度和检测精度,并且具有靶向性检测的特殊性,能够有效防止杂质成分对检测造成的干扰,提高检测准确性。
作为优选,
所述苯酚类物质为苯酚、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、邻苯三酚和间苯三酚中的任意一种或多种。
实际上与高分子共聚物探针实现配合的部分是酚羟基,含有酚羟基的苯酚类物质均能够与本发明高分子共聚物探针实现配合、对过氧化氢进行检测。上述的苯酚类物质分子量较小、方便获得。
作为优选,
所述高分子共聚物探针的典型分子式如式i所示:
式i:
式i中:n和m分别表示对应结构的重复单元数;r1基团所指代的取代基包括氢基、饱和烃基链、不饱和烃基链、酯链和醚链;r2基团所指代的取代基包括氢基、饱和烃基链、不饱和烃基链、酯链和醚链;r'为阳离子季铵盐基团。
所述r1基团和r2基团均包括但不仅限于氢基、饱和烃基链、不饱和烃基链、酯链和醚链中的任意一种,且r1基团和r2基团可相同或不同,因为r1基团和r2基团具有多样性,经过大量的制备、分析和测试后,发现以上述基团作为r1基团和r2基团具有较优的性能和较高的性价比,但实际上r1基团和r2基团实际上完全可包括可含有酯基、醚基和羧基等基团中任意一种或多种的碳链。
作为优选,
所述n和m的比值为1:(5~200),其中3≤n≤50;
所述饱和烃基链为-cah1 2a,其中1≤a≤16;
所述不饱和烃基链为含有双键或三键的烷基链;
所述酯链为含有酯基(-coo-)的烷基链;
所述醚链为含有醚基(-c-o-c-)的烷基链。
上述不饱和烃基链、酯链和醚链的碳原子数较优选择为≤16个。
作为优选,
所述阳离子季铵盐基团为-n(r”/r”'/r””) x-;
其中:r”、r”'和r””均为烃基链,且三者可相同或不同;x为卤素元素;
所述烃基链为饱和烃基链或不饱和烃基链;
所述饱和烃基链为为-cah1 2a,其中1≤a≤16;
所述不饱和烃基链为含有双键或三键的烷基链;
所述卤素元素为cl、br、i和f中的任意一种。
上述不饱和烃基链的碳原子数较优选择为≤16个。
作为优选,
所述高分子共聚物探针的制备方法包括以下制备步骤:
1)以7-溴-2-硼酸频哪醇酯-9,9-二取代芴为单体,聚合制备聚9,9-二取代芴,经溴代修饰后得到溴代聚9,9-二取代芴,再以溴代聚9,9-二取代芴和甲基丙烯酸r”'基乙酯为前驱体,聚合制备线-棒嵌段共聚物聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯;
2)对聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯进行阳离子化,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物;
其中:r”'基为叔氨基。
作为优选,
步骤1)所述聚合制备分别采用以链式聚合机理进行反应的“可控”suzuki偶联聚合和原子转移自由基聚合的方法进行。
作为优选,
步骤1)所用前驱体中溴代聚9,9-二取代芴和甲基丙烯酸r”'基乙酯的摩尔比为1:(5~200)。
作为优选,
步骤2)所述阳离子化过程包括将聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯溶于有机溶剂中,在保护气氛中向溶液中滴加阳离子反应试剂,搅拌至反应完全;
所述阳离子反应试剂为卤代烷烃。
上述有机溶剂包括但不仅限于n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷和三氯甲烷中的任意一种或多种组合,其仅需满足可溶聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯即可。
本发明的有益效果是:
1)所制得的高分子共聚物探针是一种荧光猝灭型探针,其本身具有荧光性质,能够在含苯酚类物质的水溶液中发射荧光,但在加入过氧化氢后发生荧光猝灭,因此能够有效对过氧化氢进行定性检测;
2)所制得的高分子共聚物探针本身不与过氧化氢反应,但苯酚类物质能够与过氧化氢发生特异性反应并产生特定的猝灭物质,猝灭物质将使探针失去荧光特性,因此能够实现对过氧化氢的靶向性检测;
3)所制得的高分子共聚物探针在溶液体系中的荧光强度与其浓度保持高度的正比相关,因此通过配制定浓度的探针溶液,检测其荧光强度并以荧光强度或荧光强度差值和过氧化氢浓度作为横纵坐标建立坐标系,将检测结果带入坐标系作为初始标准点,再通过加入适宜浓度的过氧化氢测得若干个数据点,对初始标准点和若干数据点进行拟合得到一条线性比例关系式,进而利用该浓度的探针溶液则能够对一定浓度范围内的过氧化氢进行定量检测,若待检测的过氧化氢含量过高,则可提高探针溶液浓度建立新的坐标体系或者对过氧化氢进行稀释后再进行检测,检测后再换算,即也可实现定量检测,定量检测的适用范围广;
4)荧光强度检测的精确度高,并且在建立坐标系过程中通过检测多个数据点,能够得到高精度的线性比例关系式,因此能够对过氧化氢进行高精度的定量检测。
附图说明
图1为以cdcl3为溶剂检测聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(n=15,m=975)所得的1hnmr谱图;
图2为以d2o为溶剂检测聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸三甲氨基乙酯(n=15,m=975)所得的1hnmr谱图;
图3为实施例7中0.1mg/ml的聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸三甲氨基乙酯(n=15,m=975)水溶液的荧光值与过氧化氢浓度关系图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。因此,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
如无特殊说明,本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料;如无特殊说明,本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
实施例1
一种高分子共聚物探针,其制备方法包括以下制备步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数n=3的聚9,9-二己基芴(pfh3),将溴代修饰后的聚9,9-二己基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:5的比例混合(0.01mmol:0.05mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfh3-b-pdmaema15;
2)将pfh3-b-pdmaema15溶于三氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfh3-b-pdmaemai15。
定性检测试验:
配制1mg/ml的pfh3-b-pdmaemai15水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfh3-b-pdmaemai15水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为1mmol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.03mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-6mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,与pfh3-b-pdmaemai15发生荧光猝灭反应,因此本申请所制得的pfh3-b-pdmaemai15探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
1)建立坐标系和线性比例关系式
配制1mg/ml的pfh3-b-pdmaemai15水溶液,准备5支离心管,依次编号为a至e,在每支离心管中加入2.7ml的pfh3-b-pdmaemai15水溶液,然后在a至e编号离心管中依次如下加入:
a离心管:0.3ml浓度为1mmol/l的对苯二酚水溶液;
b离心管:0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.05mmol/l的过氧化氢水溶液;
c离心管:0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.1mmol/l的过氧化氢水溶液;
d离心管:0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.15mmol/l的过氧化氢水溶液;
e离心管:0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液;
分别对a至e离心管进行荧光强度测试,每组测试进行至少五次荧光强度测试并取五次有效值的均值作为后续建立坐标系所用的基准数据,以a离心管检测所得荧光强度作为初始标准点,则a离心管的荧光强度差值绝对值为0,以荧光强度差值绝对值作为横坐标、过氧化氢含量作为纵坐标建立坐标系,a离心管的初始标准点与坐标系原点(0,0)重合,随后分别计算b至e离心管与a离心管的荧光强度值差值(a),以计算所得差值的绝对值(|a|)作为横坐标、以所用过氧化氢水溶液中的过氧化氢浓度(b)作为纵坐标形成坐标点(|a|,b),分别在所建立的坐标系中代入b至e的数据点,对a初始标准点和b至e的数据点进行拟合得到拟合线及拟合线所对应的线性比例关系式;
2)常规浓度检测试验:
分别配制0.125mmol/l的过氧化氢水溶液、0.18mmol/l的过氧化氢水溶液和0.225mmol/l的过氧化氢水溶液,向三支离心管中分别2.7ml浓度为1mg/ml的pfh3-b-pdmaemai15水溶液和0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液,依次标记为z1至z3,再向z1至z3离心管中依次分别加入0.1ml浓度为0.125mmol/l的过氧化氢水溶液、0.1ml浓度为0.18mmol/l的过氧化氢水溶液和0.1ml浓度为0.225mmol/l的过氧化氢水溶液,对z1、z2和z3离心管进行荧光强度检测,每组测试进行至少五次荧光强度测试并取五次有效值的均值作为荧光强度测量值,计算荧光强度测量值与初始标准点荧光强度的荧光强度差(a)并计算所得的绝对值(|a|),将绝对值(|a|)代入坐标系所建立的线性比例关系式,通过线性比例关系式计算得到z1所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.125mmol/l,z2所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.179mmol/l,z3所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.224mmol/l,计算结果与所实际配制的过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度基本相当,具有极高的准确性;
3)高浓度检测试验:
首先配制1.0mmol/l过氧化氢水溶液和1.5mmol/l过氧化氢水溶液,再依照步骤2)常规浓度检测的步骤进行配液记为z4和z5,继续依照步骤2)常规浓度检测的步骤进行测量和计算,计算得到z4所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.986mmol/l,z5所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为1.483mmol/l,计算结果与实际配制过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度相近,具有较高的准确性;
4)低浓度检测试验:
首先配制0.05mmol/l过氧化氢水溶液和0.07mmol/l过氧化氢水溶液,再依照步骤2)常规浓度检测的步骤进行配液记为z6和z7,继续依照步骤2)常规浓度检测的步骤进行测量和计算,计算得到z4所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.049mmol/l,z5所用过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.069mmol/l,计算结果与实际配制过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度非常相近,具有较高的准确性。
实施例2
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=5聚9,9-二乙基芴(pfe5),将溴代修饰后的聚9,9-二乙基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:200的比例混合(0.01mmol:2.00mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二乙基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfe5-b-pdmaema1000;
2)将pfe5-b-pdmaema1000溶于四氢呋喃中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfe5-b-pdmaemai1000。
定性检测试验:
配制1mg/ml的pfe5-b-pdmaemai1000水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfe5-b-pdmaemai1000水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为1mmol/l的间苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为1.5mmol/l的间苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.006mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-7mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,与pfe5-b-pdmaemai1000发生荧光猝灭反应,因此本申请所制得的pfe5-b-pdmaemai1000探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
定量检测试验依照实施例1所记载的定量检测试验方法(其中所述的对苯二酚应换为间苯二酚),首先建立坐标系和线性比例关系式;
再分别配制浓度为0.05mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.15mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.3mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.5mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.050mmol/l、0.149mmol/l、0.298mmol/l、0.496mmol/l和0.991mmol/l,所得结果与实际值非常相近、基本持平,因此其具有极高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例3
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=9聚9,9-二甲基芴(pfm9),将溴代修饰后的聚9,9-二甲基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:100的比例混合(0.01mmol:1.00mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二甲基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfm9-b-pdmaema900;
2)将pfm9-b-pdmaema900溶于n,n-二甲基甲酰胺中,在氩气保护的条件下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfe9-b-pdmaemai900。
定性检测试验:
配制1mg/ml的pfe9-b-pdmaemai900水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfe9-b-pdmaemai900水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为1mmol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为1.5mmol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.03mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-6mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,与pfe9-b-pdmaemai900发生荧光猝灭反应,因此本申请所制得的pfe9-b-pdmaemai900探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
定量检测试验依照实施例1所记载的定量检测试验方法,首先建立坐标系和线性比例关系式;再分别配制浓度为0.03mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.12mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.45mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.030mmol/l、0.118mmol/l、0.248mmol/l、0.447mmol/l和0.990mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例4
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备聚合度为n=50聚9,9-二己基芴(pfh50),将溴代修饰后的聚9,9-二己基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:100的比例混合(0.01mmol:1.00mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfh50-b-pdmaema5000;
2)将pfh50-b-pdmaema5000溶于甲苯中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfh50-b-pdmaemai5000。
定性检测试验:
配制0.05mg/ml的pfh50-b-pdmaemai5000水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfh50-b-pdmaemai5000水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为1mmol/l的邻苯三酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为1.5mmol/l的邻苯三酚水溶液和0.1ml浓度为0.03mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-6mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,与pfh50-b-pdmaemai5000发生荧光猝灭反应,因此本申请所制得的pfh50-b-pdmaemai5000探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.05mg/ml的pfh50-b-pdmaemai5000水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法(其中所述的对苯二酚应换为邻苯三酚),首先建立坐标系和线性比例关系式;再分别配制浓度为0.05mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.15mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.2mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.6mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.049mmol/l、0.149mmol/l、0.198mmol/l、0.595mmol/l和0.990mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例5
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备聚合度为n=15聚9,9-二己基芴(pfh15),将溴代修饰后的聚9,9-二己基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:100的比例混合(0.01mmol:1.00mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfh15-b-pdmaema1500;
2)将pfh15-b-pdmaema1500溶于二氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfh15-b-pdmaemai1500。
定性检测试验:
配制0.5mg/ml的pfh15-b-pdmaemai1500水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfh15-b-pdmaemai1500水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为1mmol/l的邻苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为1.5mmol/l的邻苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.03mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-6mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,与pfh15-b-pdmaemai1500发生荧光猝灭反应,因此本申请所制得的pfh15-b-pdmaemai1500探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.5mg/ml的pfh15-b-pdmaemai1500水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法(其中所述的对苯二酚应换为邻苯二酚),首先建立坐标系和线性比例关系式;再分别配制浓度为0.05mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.15mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.2mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.6mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.050mmol/l、0.148mmol/l、0.198mmol/l、0.597mmol/l和0.991mmol/l,所得结果与实际值非常相近、基本持平,因此其具有极高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例6
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备聚合度为n=15聚9,9-二辛基芴(pfo15),将溴代修饰后的聚9,9-二辛基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:100的比例混合(0.01mmol:1.00mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二辛基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfo15-b-pdmaema1500;
2)将pfo15-b-pdmaema1500溶于二氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加溴甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfo15-b-pdmaemabr1500。
定性检测试验:
配制2.0mg/ml的pfo15-b-pdmaemabr1500水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfo15-b-pdmaemabr1500水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为1mmol/l的邻苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为1.5mmol/l的邻苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.03mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-6mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,与pfo15-b-pdmaemabr1500发生荧光猝灭反应,因此本申请所制得的pfo15-b-pdmaemabr1500探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制2.0mg/ml的pfo15-b-pdmaemabr1500水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法(其中所述的对苯二酚应换为邻苯二酚),首先建立坐标系和线性比例关系式;再分别配制浓度为0.08mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.155mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.8mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.079mmol/l、0.153mmol/l、0.247mmol/l、0.795mmol/l和0.987mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例7
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=15聚9,9-二己基芴(pfh15),将溴代修饰后的聚9,9-二己基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:65的比例混合(0.01mmol:0.65mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfh15-b-pdmaema975,所制得pfh15-b-pdmaema975的核磁表征如图1所示;
2)将pfh15-b-pdmaema975溶于四氢呋喃中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfh15-b-pdmaemai975,所制得pfh15-b-pdmaemai975的核磁表征如图2所示。
定性检测试验:
配制0.1mg/ml的pfh15-b-pdmaemai975水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfh15-b-pdmaemai975水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.005mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-7mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,因此本申请所制得的pfh15-b-pdmaemai975探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.1mg/ml的pfh15-b-pdmaemai975水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法,首先建立坐标系和线性比例关系式,如图3所示线性关系式为f0-f=0.25c 102.38,其中f0指未加入过氧化氢水溶液时荧光值,f指加入过氧化氢水溶液时荧光值,f0-f即为荧光强度差值绝对值△f;
再分别配制浓度为0.008mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.055mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.8mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.0079mmol/l、0.053mmol/l、0.248mmol/l、0.797mmol/l和0.989mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例8
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=15聚9,9-二己基芴(pfh15),将溴代修饰后的聚9,9-二己基芴和甲基丙烯酸n,n-二丙胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:65的比例混合(0.01mmol:0.65mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚9,9-二己基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二丙胺基乙酯,记为pfh15-b-pdpaema975;
2)将pfh15-b-pdpaema975溶于三氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加溴甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfh15-b-pdpaemabr975。
定性检测试验:
配制0.1mg/ml的pfh15-b-pdpaemabr975水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfh15-b-pdpaemabr975水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.005mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-7mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,因此本申请所制得的pfh15-b-pdpaemabr975探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.1mg/ml的pfh15-b-pdpaemabr975水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法,首先建立坐标系和线性比例关系式,再分别配制浓度为0.008mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.055mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.8mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.0076mmol/l、0.058mmol/l、0.249mmol/l、0.794mmol/l和0.991mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例9
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=15聚-9-甲基-9-乙醚基芴(pfmde15),将溴代修饰后的聚-9-甲基-9-乙醚基芴和甲基丙烯酸n,n-二丙胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:65的比例混合(0.01mmol:0.65mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚聚-9-甲基-9-乙醚基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二丙胺基乙酯,记为pfmde15-b-pdpaema975;
2)将pfmde15-b-pdpaema975溶于三氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfmde15-b-pdpaemai975。
定性检测试验:
配制0.1mg/ml的pfmde15-b-pdpaemai975水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfmde15-b-pdpaemai975水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.005mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-7mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,因此本申请所制得的pfmde15-b-pdpaemai975探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.1mg/ml的pfmde15-b-pdpaemai975水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法,首先建立坐标系和线性比例关系式,再分别配制浓度为0.008mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.055mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.8mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.0081mmol/l、0.054mmol/l、0.246mmol/l、0.799mmol/l和0.995mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例10
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=15聚-9-异丙基-9-乙酸叔丁酯基芴(pfpt-ba15),将溴代修饰后的聚-9-异丙基-9-乙酸叔丁酯基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:65的比例混合(0.01mmol:0.65mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚-9-异丙基-9-乙酸叔丁酯基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfpt-ba15-b-pdmaema975;
2)将pfpt-ba15-b-pdmaema975溶于三氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfpt-ba15-b-pdmaemai975。
定性检测试验:
配制0.1mg/ml的pfpt-ba15-b-pdmaemai975水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfpt-ba15-b-pdmaemai975水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.005mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-7mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,因此本申请所制得的pfpt-ba15-b-pdmaemai975探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.1mg/ml的pfpt-ba15-b-pdmaemai975水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法,首先建立坐标系和线性比例关系式,再分别配制浓度为0.008mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.055mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.8mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.0080mmol/l、0.053mmol/l、0.247mmol/l、0.798mmol/l和0.998mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
实施例11
一种高分子共聚物探针的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)以“可控”suzuki偶联聚合制备重复单元数为n=55聚-9,9-二辛基芴(pfo55),将溴代修饰后的聚-9,9-二辛基芴和甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯作为前驱体以摩尔比1:10的比例混合(0.01mmol:0.10mmol),以原子转移自由基的方式聚合制备棒-线嵌段共聚物聚-9,9-二辛基芴-b-聚甲基丙烯酸n,n-二甲胺基乙酯,记为pfo55-b-pdmaema550;
2)将pfo55-b-pdmaema550溶于三氯甲烷中,氩气保护下,向溶液中滴加碘甲烷,搅拌至反应完全,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物,记为pfo55-b-pdmaemai550。
定性检测试验:
配制0.1mg/ml的pfo55-b-pdmaemai550水溶液,准备两支离心管,分别向两支离心管中加入2.7ml的pfo55-b-pdmaemai550水溶液,其中第一支离心管中加入0.3ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液,第二支离心管中加入0.2ml浓度为0.02mol/l的对苯二酚水溶液和0.1ml浓度为0.005mmol/l的过氧化氢水溶液,分别对两支离心管进行荧光强度测试,经过荧光强度测试后可发现两支离心管的荧光强度存在差值,因此证明在10-7mol/l浓度下的过氧化氢仍能够被检测到,因此本申请所制得的pfo55-b-pdmaemai550探针对过氧化氢进行定性检测时具有极高的灵敏性。
定量检测试验:
配制0.1mg/ml的pfo55-b-pdmaemai550水溶液,其余部分依照实施例1所记载的定量检测试验方法,首先建立坐标系和线性比例关系式,再分别配制浓度为0.008mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.055mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.25mmol/l的过氧化氢水溶液、浓度为0.8mmol/l的过氧化氢水溶液和浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液,依次进行检测并计算得到检测结果分别依序为0.0082mmol/l、0.052mmol/l、0.249mmol/l、0.804mmol/l和1.012mmol/l,所得结果与实际值非常相近,因此其具有较高的测量准确性,具有高精度的优点。
以上实施例1~11在对浓度为1.0mmol/l的过氧化氢水溶液进行定量检测试验时,所产生的荧光强度差绝对值如下表1所示。
表1荧光强度差值绝对值
1.一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述高分子共聚物探针为含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述高分子共聚物探针与苯酚类物质配合能够对过氧化氢进行定性分析和定量检测。
3.根据权利要求2所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述苯酚类物质为苯酚、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、邻苯三酚和间苯三酚中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述高分子共聚物探针的典型分子式如式i所示:
式i:
式i中:n和m分别表示对应结构的重复单元数;r1基团所指代的取代基包括氢基、饱和烃基链、不饱和烃基链、酯链和醚链;r2基团所指代的取代基包括氢基、饱和烃基链、不饱和烃基链、酯链和醚链;r'为阳离子季铵盐基团。
5.根据权利要求4所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述n和m的比值为1:(5~200),其中3≤n≤50;
所述饱和烃基链为-cah1 2a,其中1≤a≤16;
所述不饱和烃基链为含有双键或三键的烷基链;
所述酯链为含有酯基(-coo-)的烷基链;
所述醚链为含有醚基(-c-o-c-)的烷基链。
6.根据权利要求4所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述阳离子季铵盐基团为-n(r”/r”'/r””) x-;
其中:r”、r”'和r””均为烃基链,且三者可相同或不同;x为卤素元素;
所述烃基链为饱和烃基链或不饱和烃基链;
所述饱和烃基链为为-cah1 2a,其中1≤a≤16;
所述不饱和烃基链为含有双键或三键的烷基链;
所述卤素元素为cl、br、i和f中的任意一种。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
所述高分子共聚物探针的制备方法包括以下制备步骤:
1)以7-溴-2-硼酸频哪醇酯-9,9-二取代芴为单体,聚合制备聚9,9-二取代芴,经溴代修饰后得到溴代聚9,9-二取代芴,再以溴代聚9,9-二取代芴和甲基丙烯酸r”'基乙酯为前驱体,聚合制备线-棒嵌段共聚物聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯;
2)对聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯进行阳离子化,即制备得到含聚芴基的水溶性阳离子型嵌段共聚物;
其中:r”'基为叔氨基。
8.根据权利要求7所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
步骤1)所述聚合制备分别采用以链式聚合机理进行反应的“可控”suzuki偶联聚合和原子转移自由基聚合的方法进行。
9.根据权利要求7或8所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
步骤1)所用前驱体中溴代聚9,9-二取代芴和甲基丙烯酸r”'基乙酯的摩尔比为1:(5~200)。
10.根据权利要求7所述的一种高分子共聚物探针,其特征在于,
步骤2)所述阳离子化过程包括将聚9,9-二取代芴-b-聚甲基丙烯酸r”'基乙酯溶于有机溶剂中,在保护气氛中向溶液中滴加阳离子反应试剂,搅拌至反应完全;
所述阳离子反应试剂为卤代烷烃。
技术总结