一种组胺荧光传感材料的制备方法

1.本发明属于光学传感材料制备技术及食品中组胺检测方法的研究领域，尤其涉及一种基于量子点、共价有机框架分子印迹荧光传感材料的制备方法及在食品中组胺的荧光传感检测。


背景技术：

2.组胺是一种杂环单胺类物质，在人体中的作用表现在释放肾上腺素和去甲肾上腺素，刺激子宫，肠道和呼吸道的平滑肌，刺激感觉神经和运动神经，控制胃酸分泌等。由于鲭科类鱼如鲭鱼、金枪鱼、鲣鱼、蓝鱼等中常存在高浓度的组胺，促使人们误食后出现中毒症状；因此组胺中毒通常称为“鲭鱼中毒”或“组胺中毒”；摄入高量组胺最常见的症状是舌刺痛，皮疹、呕吐、腹泻、烧灼感、头痛头晕、恶心、血管扩张、颅内出血、心悸或呼吸困难。摄入组胺数小时后有机体就显现出中毒症状，且影响长达一个月左右。
3.量子点一般是由元素周期表中ii-vi族或者iii-v族元素组成的半导体材料，又叫半导体纳米晶体。研究最广泛的是镉、锌、铅、锡、硫系银、重金属磷化物和砷等半导体的量子点。量子点以其无与伦比的发光性能、优良的荧光稳定性以及相对低廉的成本，在生物医学、能源、光电子和光催化等领域引起了广泛的研究。近年来，将量子点和分子印迹技术相结合，构建荧光传感检测方法的研究越来越多。
4.共价有机框架材料(covalent organic framework,cofs)作为一种新兴的多孔晶体材料，基于可逆化学反应将功能单元以共价键的形式连接成高度有序的二维层叠结构或特定的三位拓扑结构。在智能传感、催化、能量、和分离等领域已被研究，是一种引人注目的功能材料。
5.分子印迹是一种仿照酶联免疫方法，该方法具有广泛的通用性，可以刻印不同尺寸、三维结构和物理化学特征的目标分子。分子印迹聚合物(mips)由于具有高选择性、物理化学稳定性、低成本和可重复使用等独特特性，已成为极具吸引力的材料，被广泛应用于从分离到检测的各个领域。例如在生物化学、生物医学和生物技术等研究方向已成为热点之一。近年来，随着传统聚合技术的不断应用和改进，分子印迹法的几种技术得到了迅速的发展。
6.目前用于检测组胺的技术依赖色谱法和电泳法等，操作复杂，费时费力，不适合快速检测。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明创造旨在提出一种对组胺具有高选择性的荧光传感材料，以用于食品中组胺检测方法的建立。
8.为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
9.以高比表面积的共价有机框架cofs为载体，结合荧光性能良好的量子点cdse/zns(qds)，利用溶胶凝胶法合成组胺的荧光分子印迹聚合物(qds@cofs@mip)。
10.本发明的传感材料对组胺有很强的识别功能。
11.本发明还公开了这种传感材料的制备方法：
12.(1)cofs材料的制备：准确称取1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯(tfpb)(62.5mg,0.16mmol)和联苯胺(bd)(44.2mg,0.24mmol)放入15ml的离心管中，再加入均三甲苯和1.4-二氧六环的混合液中(1:1v/v,6ml)，超生分散使其成为均匀的分散液，最后缓慢滴加0.6ml的乙酸溶液(0.6ml,6m)，封闭离心管静置三天。三天后离心收集黄色沉淀，用四氢呋喃、n’n
’‑
二甲基甲酰胺、无水丙酮依次清洗，收集沉淀，在120℃下真空干燥12h。
13.(2)用移液管量取6ml乙醇移到25ml的圆底烧杯中，再加入120μl的qds混合均匀，磁力搅拌15min后，加入0.2mg的cofs材料，在黑暗环境下磁力搅拌1h；接着加入0.2mmol的组胺，搅拌10min后，滴加1mmol的aptes溶液，搅拌30min；随后滴加1mmol的teos溶液和50μl的氨水，磁力搅拌10min，氮吹5min后密封；在黑暗条件下室温搅拌24h。将得到的产物离心去除上清液，用纯水和乙醇溶液交替洗脱产物，直至洗脱液中检测不出组胺为止，将其离心得到的产物在60℃真空干燥箱烘10小时。qds@cofs@nip的制备过程除了不加目标分子组胺外，其他制备步骤和上述制备过程完全相同。
14.进一步，步骤(2)中的乙醇溶剂的添加量为6ml；量子点qds的添加量为120μl；his、aptes和teos的摩尔质量比为1:5:5。
15.以cofs为支撑体，qds为发光元件，合成对his具有高选择性的荧光传感材料(qds@cofs@mip)；
16.按照上述方法，但不加模板分子his，制备本发明对应的非印迹聚合物(qds@cofs@nip)。
17.本发明所合成的分子聚合物具有选择性高，吸附速率快和稳定好等特点。本发明结合量子点的良好荧光性能以及cofs的高比表面积和分子印迹聚合物的高选择性，制备对组胺具有特异性吸附的荧光分子印迹聚合物，建立一种组胺的荧光传感检测方法，并用于食品中组胺的检测。
18.相对于现有技术，本发明创造所述的组胺荧光传感材料的制备方法及应用在组胺检测中具有以下优势：
19.本发明首次尝试将tfpb-bd型的cofs材料引入分子印迹荧光传感体系中，合成了基于量子点、共价有机框架的分子印迹荧光传感材料qds@cofs@mip。利用cofs材料稳定的物化性质，高比表面积，提高分子印迹荧光传感材料的吸附性和传质速率。为构建新型荧光传感方法用于食品中小分子检测提供了新思路。不仅增大了材料的比表面积，缩短了吸附时间，提高了材料的传质速率和吸附能力，还提高了材料的热稳定性和化学稳定性，同时还提高了材料在有机相中的分散性和荧光强度；最后通过溶胶凝胶法合成了具有高选择性、稳定性好的荧光分子印迹聚合物。与已有的发明专利相比，该方法首次运用到食品中组胺的检测，印迹聚合物材料的合成方法简单，无需孵化，加热老化，萃取等繁琐过程。
附图说明
20.构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
21.图1为本发明创造实施例所述的传感材料的制备示意图。
22.图2、图3分别为本发明创造实施例所述的cofs和qds@cofs@mip的透射电镜图。
23.图4、图5为本发明创造实施例所述的cofs和qds@cofs@mip的扫描电镜图。
24.图6为本发明创造实施例所述的cofs和qds@cofs@mip的傅里叶红外光谱图。
25.图7为本发明创造实施例所述的qds@cofs@mip和qds@cofs@nip的吸附动力学曲线。
26.图8为本发明创造实施例所述的qds@cofsmip(a、b)和qds@cofs@nip(c、d)对不同浓度的组胺响应曲线。
27.图9为本发明创造实施例所述的qds@cofs@mip的特异性实验。
具体实施方式
28.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。
29.实施例1
30.(1)cofs材料的制备：准确称取1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯(tfpb)(62.5mg,0.16mmol)和联苯胺(bd)(44.2mg,0.24mmol)放入15ml的离心管中，再加入均三甲苯和1.4-二氧六环的混合液中(1:1v/v,6ml)，超生分散使其成为均匀的分散液，最后缓慢滴加0.6ml的乙酸溶液(0.6ml,6m)，封闭离心管静置三天。三天后离心收集黄色沉淀，用四氢呋喃、n’n
’‑
二甲基甲酰胺、无水丙酮依次清洗，收集沉淀，在120℃下真空干燥12h。
31.(2)用移液管准确量取6ml乙醇移到25ml的圆底烧杯中，再加入120μl的qds混合均匀，磁力搅拌15min后，加入0.2mg的cofs材料，在黑暗环境下磁力搅拌1h；接着加入0.2mmol的组胺，搅拌10min后，滴加1mmol的aptes溶液，搅拌30min；随后滴加1mmol的teos溶液和50μl的氨水，磁力搅拌10min，氮吹5min后密封；在黑暗条件下室温搅拌24h。将得到的产物离心去除上清液，用纯水和乙醇溶液交替洗脱产物，直至洗脱液中检测不出组胺为止，将其离心得到的产物在60℃真空干燥箱烘10小时。qds@cofs@nip的制备过程除了不加目标分子组胺外，其他制备步骤和上述制备过程完全相同。
32.为了更好地理解本发明提供的的传感材料的性能，对合成所用的材料cofs和qds@cofs@mip进行了透射电镜、扫描电镜、傅里叶红外光谱表征。
33.图2、图3、分别为本发明创造实施例所述的cofs和qds@cofs@mip的透射电镜图。从图2中可以看出制备的cofs材料形状呈现规则的球形，大小在1-2μm左右。图3中qds@cofs@mip明显看出在cofs表面印迹了一层200nm的小球，其粒径明显大于cofs，从而说明分子印迹层合成。
34.图4、图5为本发明创造实施例所述的cofs和qds@cofs@mip的扫描电镜图。图4为cofs材料的扫描电镜图，可以看出cofs材料为规则的球形结构，表面褶皱；图5为qds@cofs@mip复合材料的扫描电镜图，是由表面粗糙的小球交联在一起的聚合物，且表面有许多空隙，为目标物提供了结合位点。结合4、5两图可以看出，本来规则球形结构的cofs在结合分子印迹技术后，合成了表面包裹印迹聚合物的qds@cofs@mip材料，初步证明荧光传感材料qds@cofs@mip合成成功。
35.图6为本发明创造实施例所述的cofs和qds@cofs@mip的傅里叶红外光谱图。利用
傅里叶红外仪对cofs和qds@cofsmip进行扫描，分析其出峰位置，由图可知cofs与qds@cofsmip的红外谱图有许多相同的出峰位置，初步证明了cofs材料印迹在荧光复合材料里面。其中783.92cm-1
代表si-o的伸缩振动峰。1055.35cm-1
代表si-o-si的伸缩振动峰。1560.13cm-1
和3427.85cm-1
处的伸缩振动峰说明有氨丙基存在。2934.16cm-1
处有个较弱的伸缩振动峰说明有-ch2基团的存在。综合以上特征性伸缩峰的信息可以看出功能单体aptes包覆在了量子点的表面，荧光传感材料印记成功。
36.实施例2
37.研究该传感材料的动力学性能如图7。准确称取1mg qds@cofs@mip和qds@cofs@nip材料分别于5ml的离心管中，加入2ml浓度为15mg
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的组胺乙醇溶液，超声混匀，用锡箔纸将其包裹避光，置于旋转震荡器上震荡，每隔15min测一次荧光强度，直到荧光强度趋于稳定。如图7所示，随着吸附时间的推移荧光增强因子f/f0呈现逐步增大在90min后趋于稳定的趋势。说明了荧光分子印迹材料qds@cofs@mip的最佳吸附时间为90min。并且qds@cofs@mip的荧光增强因子远远高于qds@cofs@nip，进一步证明了合成的荧光印迹材料的吸附性和特异性。
38.实施例3
39.研究该传感材料的吸附性能(如图8所示)，用乙醇作为溶剂配置0.5-25mg
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的组胺稀释液，分别吸取2ml置于5ml离心管中，加入1mg的荧光传感分子印迹聚合物，超声混匀，用锡箔纸将其包裹避光，置于旋转震荡器上震荡90min后转移到比色皿中，利用分光光度计测定荧光强度。结果绘制静态吸附曲线图。a图为qds@cofs@mip在吸附组胺浓度为0.5-25mg
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范围内的静态吸附曲线图，b图为其符合的线性关系，标准线性回归方程为y＝0.0107x+1.0424，相关系数为r2为0.9912。c图为qds@cofs@nip在吸附组胺浓度为0.5-25mg
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范围内的静态吸附曲线图，d图为其符合的线性关系，标准线性回归方程为y＝0.0028x+1.0175，相关系数为r2为0.9955。其中y是荧光增强因子(f/f0)，x为组胺的浓度，进一步证明了qds@cofs@mip比qds@cofs@nip的吸附性能更好。检出限的计算方法根据三倍空白信号的标准偏差除以标准曲线的斜率得到的检测限为0.26mg
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40.实施例4
41.选择his结构类似物五羟色胺胺、色胺、章鱼胺、酪胺为竞争物，研究该传感材料的选择性能。分别配置浓度为15mg
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的组胺(his)、五羟色胺(5-ht)、色胺(try)、章鱼胺(oa)和酪胺(tyr)的乙醇稀释液，分别吸取2ml置于5ml离心管中，加入1mg的荧光传感分子印迹聚合物，超声混匀，用锡箔纸将其包裹避光，置于旋转混匀器上震荡90min后转移到比色皿中，利用分光光度计测定荧光强度。结果如图9所示，qds@cofs@mip在吸附目标分子组胺后的荧光增强因子f/f0不仅远远高于qds@cofs@nip吸附组胺的效果，也远远高于qds@cofs@mip吸附其他生物胺的效果。进一步证明了qds@cofs@mip含有组胺的特异性空穴，对组胺有高度特异性和吸附性。
42.以上所述仅为本发明创造的较好的实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。