一种基于分子印迹-碳点荧光传感材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学传感材料制备技术及毒素检测方法研宄领域，尤其是涉及一种基 于分子印迹-碳点荧光传感材料的制备方法及其在杂色曲霉毒素识别中的应用。
【背景技术】
[0002] 杂色曲霉毒素广泛存在于自然界中，对人和动物均有较强的毒性作用。许多粮食 作物如大麦、小麦、玉米，饼柏如豆饼、花生饼和常见饲草、麦秸和稻草等均易被其污染。据 报道，感染了杂色曲霉毒素的玉米在27°C的环境下，21天可产生杂色曲霉毒素12g/kg以 上。因此加大对粮谷类食品的监查力度，建立适当可行的真菌毒素检测方法已成为当务之 〇
[0003] 碳点，作为一种新型的碳纳米材料，以其独特的发光性质和灵活的电子传递能力， 自发现以来受到了广泛的关注。首先，碳点的发光稳定性高，无光漂白，克服了有机染料发 光不稳定，易光漂白的缺点；其次，它的制备方法简单，使用的原材料廉价、广泛。此外，碳 点的毒性低，生物兼容性良好，克服了无机量子点高毒、不利于在生物体内应用的缺点。因 此，在生物成像、荧光传感、有机光伏、催化和发光二极管领域表现出了潜在的应用价值。目 前，碳点传感材料在食品安全领域的应用还较少，在真菌毒素检测方面的研宄尚无，已有报 道主要局限在对重金属元素的检测，且大多数检测中荧光探针与目标物之间并无特定的识 别作用致使检测结果容易受环境中其他离子或基质的影响而出现假阳性。分子印迹技术作 为一种有效的分离手段以其独特的三大特性（预定性、识别性和实用性），受到广泛的关注 和应用。它可以根据不同的需求制备不同的聚合物，制备出的聚合物具有特殊的空间结构 和识别位点，能选择性地识别目标分子；与天然的生物分子识别系统（如酶与底物、抗原与 抗体等）相比，具有抗恶劣环境的能力，表现出高度的稳定性和较长的使用寿命，且制备过 程简单。因此，将碳点的强荧光性与分子印迹相结合，可制备出一种兼具选择性和特异识别 作用的荧光传感材料，成为当前研宄的热点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于分子印迹-碳点荧光传感材料的制备方法，该材 料对杂色曲霉毒素具有高度选择性。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种基于分子印迹-碳点荧光传感材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007] (1)将替代模板1，8-二羟基蒽醌（DT)、功能单体甲基丙烯酸（MA)加入由氯仿、 乙腈和甲苯组成的混合溶液中，搅拌〇. 5~3h使其充分溶解反应，加入碳点（⑶s)，继续搅 拌15~60min，再加入交联剂3-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（MPTMS)和引发剂偶氮 二异丁腈（AIBN)，充分溶解后超声5~30min，通氮气5~20min，40~60°C水浴孵化10~ 24h ；
[0008] ⑵抽滤，用丙酮洗去未反应物后，于真空干燥箱中80~120°C老化8~12h，用丙 酮、冰乙酸混合液反复萃取，洗除模板分子，50~80°C真空干燥后得到分子印迹-碳点荧光 传感材料。
[0009] 进一步，步骤（1)将替代模板1，8-二羟基蒽醌、功能单体甲基丙烯酸加入由氯仿、 乙腈和甲苯组成的混合溶液中，第一次搅拌时间为lh，第二次搅拌时间30min，超声时间为 lOmin，通氮气时间为15min。
[0010] 进一步，步骤（1)中1，8-二羟基蒽醌与碳点的重量比为3:1~1:3,优选的，重量 比为3:2。
[0011] 进一步，步骤（1)中甲基丙烯酸与3-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的摩尔 比为1:1~1:5,优选的，摩尔比为2:3。
[0012] 进一步，步骤（1)中水浴孵化温度为55°C。
[0013] 进一步，步骤（2)老化温度为100°C，老化时间为IOh ;干燥温度为60°C。
[0014] 进一步，步骤（2)中混合洗脱液丙酮和冰乙酸的体积比为1:1~8:1，优选的，体积 比为4:1。
[0015] 根据上述所述的一种基于分子印迹-碳点荧光传感材料的制备方法制备的传感 材料在杂色曲霉毒素识别中的应用。
[0016] 本发明创造具有的优点和积极效果是：
[0017] (1)本发明创造引入表面带有硅烷偶联剂钝化的碳点，一方面其表面残留的羧基 使其可以与模板分子形成氢键相互作用，而表面的硅烷基团可以不经后续修饰直接通过一 步非水溶胶-凝胶反应在形成分子印迹聚合物的同时嵌入聚合物中。
[0018] (2)本发明创造的材料制备过程简单，选择性高、前处理简单、成本低、便于普及， 荧光稳定性高、无光漂白、低毒等优点，其既有分子印迹聚合物的特异性识别作用又兼具碳 点的强荧光特性，该材料对杂色曲霉毒素具有选择识别作用。
【附图说明】
[0019] 图1为传感材料的制备不意图。
[0020] 图2为⑶s的傅里叶红外光谱图。
[0021] 图3为⑶s的紫外吸收及不同激发波长下的荧光光谱图。
[0022] 图4为⑶s的拉曼光谱图。
[0023] 图5为⑶s及⑶s麵IP的荧光光光谱图。
[0024] 图6为⑶s麵IP的扫描电镜图。
[0025] 图7为⑶s_IP的扫描电镜图。
[0026] 图8为⑶s麵IP和⑶s_IP的吸附动力学曲线。
[0027] 图9为⑶s麵IP对不同浓度的目标物杂色曲霉毒素的响应曲线。
[0028] 图10为⑶s_IP对不同浓度的目标物杂色曲霉毒素的响应曲线。
[0029] 图11为⑶s麵IP的吸附选择性实验。
[0030] 图12为⑶s麵IP的吸附特异性实验。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明上述特征和优点更加清楚和容易理解，下面将结合附图对本发明的 实施方式作进一步详细描述。
[0032] 下述实施例中所述甲基丙烯酸使用前需减压蒸馏处理，偶氮二异丁腈使用前需重 结晶纯化，碳点为自己合成，其他（1，8_二羟基蒽醌、3-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅 烷）均为市售，使用前未经任何处理。
[0033] 本发明提供一种基于分子印迹-碳点荧光传感材料的制备方法，具体制备路线如 图1所示：
[0034] (1)将0· 5mmol 1，8-二羟基蒽醌（DT)、2mmol甲基丙稀酸（MAA)加入由氯仿、乙腈 和甲苯组成的混合溶液中，搅拌Ih使其充分溶解反应，随后加入一定量的碳点（CDs)，继续 搅拌30min，之后再加入3-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（MPTMS)和引发剂偶氮二异 丁腈仏18吣，充分溶解后超声1〇11^11，通队151^11，55°0水浴孵化1811;
[0035] (2)抽滤，用丙酮洗去未反应物后，于真空干燥箱中100°C老化10h，用体积比为 4:1的丙酮、冰乙酸混合液反复萃取，洗除模板分子，60°C真空干燥后得到分子印迹-碳点 荧光传感材料。
[0036] 按照上述方法，不加1，8-二羟基蒽醌，制备本发明对应的非印迹聚合物⑶s_IP。
[0037] 为了得到性能最佳的荧光传感材料，本研宄对聚合反应中目标物与碳点的加入比 例及功能单体与交联剂的比例进行了优化；同时为更好地理解本发明提供的的传感材料的 性能，对合成所用的基础材料一一碳点进行了傅里叶红外光谱、荧光、拉曼表征，并通过扫 描电镜对复合材料材料进行微观表征。
[0038] 图2是⑶s的傅里叶红外光谱图，图中1650CHT1和1565CHT1处为酰胺基团的特征 吸收峰，表明硅烷试剂已与柠檬酸中的羧基反应，碳点表面的钝化完成。
[0039] 图3是CDs的紫外吸收及不同激发波长下的荧光光谱图，从图中可以看出碳点在 360nm处有明显的紫外吸收峰；随着激发波长的增大，荧光发射光谱的强度先增大后减小， 当激发波长为360nm时，发射光强度最大，此时对应的发射波长为460nm ;随着激发波长的 进一步增大，最大发射波长出现红移，强度下降明显，说明碳点的发射波长对激发能量有很 强的依赖性。
[0040] 图4是⑶S的拉曼光谱图，图中采用激光为785nm，图中可以看到在1557CHT1附近 有一个小峰出现，而1360CHT1无明显的峰，证明碳点为非晶态物质。