技术领域本发明涉及荧光探针领域。更具体地，涉及一种在水环境中检测氟离子的荧光探针。
背景技术：
氟离子是最小的阴离子，有着特殊的化学性质。在人体健康方面，适量的氟离子对于防治龋齿和临床治疗骨质疏松症有很好的效果，因此，氟化盐通常添加到饮用水和牙膏中，但是摄入过量的氟化物又会引起牙齿或者骨质“氟中毒”；在环境方面，氟离子是某些化学武器(比如，沙林)残留物的重要检测指标。因此，在环境保护、生命科学等众多领域，定性定量地检测氟离子都有着重要的意义。由于各种复杂的测试环境及检测方法的限制，氟离子的定量检测往往存在很大的干扰。传统的电位分析法由于灵敏度差、易引起误差而逐渐被后来的氟离子选择性电极和离子色谱等方法代替，但是由于这些新的检测方法存在设备昂贵、操作复杂且不能随时随地进行检测等缺陷。相对而言，基于化学传感器原理设计的氟离子荧光探针则具有方便、快捷、灵敏度高等优点。荧光探针的信号报告基团一般是有机荧光染料，存在水溶性差的问题。为了解决这个问题，本发明将荧光探针负载到纳米水凝胶中，使其分散到了水相中。纳米水凝胶是纳米尺寸的水凝胶纳米颗粒，具有由交联的高分子链形成的三维网状结构。三维网状结构使得纳米水凝胶能够将探针分子稳定地包裹在其纳米空间内，从而起到增容作用。本发明将设计合成的荧光探针负载到纳米水凝胶中，成功用于水相氟离子检测，而且显示出了良好的选择性和灵敏度。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种氟离子荧光探针。本发明的另一个目的在于提供一种氟离子荧光探针在检测水相中的氟离子的应用。为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：一种氟离子荧光探针，具有如下结构式通式：式中，R1、R2分别独立的选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基。具有上述结构式通式的氟离子荧光探针通过下述方法制备得到：a)参考文献(Chem.Eur.J.,2010,16,9154–9163或Chem.Mater.,2002,14,2369-2377)合成原料化合物1-芘甲醇，合成路线如下：将芘、N-甲基甲酰苯胺、三氯氧磷溶于邻二氯苯中，在100℃下反应1h，经纯化，得到1-芘甲醛。再将合成的1-芘甲醛溶于四氢呋喃中，加入硼氢化钠还原，得到1-芘甲醇。b)合成氟离子荧光探针分子，合成路线如下：在氮气保护下，先将二异丙基二氯硅烷、咪唑、带有不同取代基的氨基苯酚溶于四氢呋喃中，在40℃下反应，带有不同取代基的氨基苯酚完全反应后，加入1-芘甲醇和咪唑，在40℃下接着反应。经柱层析分离，得到氟离子荧光探针分子。上述式中，R1、R2分别独立的选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基。为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：上述氟离子荧光探针在检测水相中的氟离子的应用，包括如下检测步骤：1)将氟离子荧光探针分子负载到纳米水凝胶中，得到水相分散体系；2)确定不同浓度氟离子荧光探针分子的检测限；3)通过荧光光谱绘制氟离子荧光探针分子检测氟离子的工作曲线；4)测定目标溶液中氟离子的浓度。优选地，步骤1)中，所述将氟离子荧光探针分子负载到纳米水凝胶中，得到水相分散体系的具体步骤为：①配制氟离子荧光探针分子的四氢呋喃溶液；②配制纳米水凝胶水溶液；③将步骤①配制的溶液加入到步骤②配制的水溶液中，得到水相分散体系。优选地，所述纳米水凝胶由羰基二咪唑活化的Poloxamer(环氧丙烷与环氧乙烷共聚物)和支链聚乙烯亚胺(PEI)交联得到。进一步地，所述Poloxamer为三嵌段聚醚高分子，其中间为聚丙二醇嵌段，两端为聚乙二醇嵌段。优选地，所述Poloxamer的数均分子量Mn为4400或5800；所述支链聚乙烯亚胺分子中伯胺：仲胺：叔胺＝1：2：1，数均分子量Mn为1000、1200或1800，所述支链聚乙烯亚胺可市售购买获得。优选地，所述羰基二咪唑活化的poloxamer与聚乙烯亚胺的质量比为3：1-10：1。具体地，参考文献(GeneTherapy,2000,7,126-138和MolecularPharmaceutics,2005,2,449-461)，所述纳米水凝胶(Poloxamer-cl-PEI)的合成路线如下：其中，上述纳米水凝胶的合成过程中，a＝10，b＝68时，Poloxamer的商品名为PluronicL121(Mn＝4400)，相应的纳米水凝胶记为PluronicL121-cl-PEI；a＝39，b＝69时，Poloxamer的商品名为PluronicP123(Mn＝5800)，相应的纳米水凝胶记为PluronicL123-cl-PEI；支链PEI的数均分子量Mn为1000、1200、1800，相应的纳米水凝胶记为Poloxamer-cl-PEI(1K)、Poloxamer-cl-PEI(1.2K)、Poloxamer-cl-PEI(1.8K)；羰基二咪唑活化的Poloxamer和支链PEI的质量比为3：1-10：1，相应的纳米水凝胶记为Poloxamer-cl-PEI(质量比)，比如Poloxamer-cl-PEI(3:1)。现有技术中大多数探针分子不溶于水，只能检测有机溶液中的氟离子，不能用于水相氟离子的检测。本发明利用纳米水凝胶的增容作用，将氟离子荧光探针负载到纳米水凝胶中，防止不溶于水的探针分子在水中聚集，从而将不溶于水的探针分子分散于水相中以达到检测水中氟离子的目的。本发明中纳米水凝胶的支链聚乙烯亚胺(PEI)部分作为一种阳离子聚合物可以通过静电相互作用有效地富集带负电荷分析物(氟离子)；另一部分Poloxamer是由聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇组成的三段共聚物，在水中能够自组装成胶束，能负载探针分子分散到水相中。本发明提供的荧光探针对氟离子的识别基于电子转移机制，且为反应型荧光探针，具有良好的选择性。该荧光探针与氟离子作用原理如图1所示：用硅烷将1-芘甲醇和带有不同取代基的氨基苯酚连接之后，由于存在电子转移过程，1-芘甲醇的荧光被部分猝灭，荧光减弱；加入氟离子后，氟离子选择性切割硅氧键，阻断了电子转移过程，1-芘甲醇的荧光恢复。具体的，氟离子荧光探针应用于检测水相中的氟离子的具体步骤如下：S1：配制氟离子荧光探针分子浓度为0.1-5.0mM的四氢呋喃溶液；S2：配制浓度为1.0-3.0g/L的纳米水凝胶水溶液；S3：取1-100μL的步骤S1中配制的溶液加入到的10mL的步骤S2中配制的溶液中，得到氟离子荧光探针水相分散体系；S4：取3ml一系列氟离子荧光探针水相分散体系，分别加入10-30μL浓度为10-2M的F-、Br-、Cl-、SO42-、NO3-、HSO4-、AcO-、H2PO4-的水溶液，放置10-60分钟后，分别测量出377nm处的荧光强度，由此验证荧光探针对氟离子的选择性；S5：取3mL一系列氟离子荧光探针的水相分散体系，分别加入10-30μL不同浓度的氟离子(0,40,80,120,160,200μM)，放置10-60分钟后，分别测量出377nm处的荧光强度，由此确定各荧光探针的检测限；S6：取3mL一系列氟离子荧光探针的水相分散体系，分别加入10-30μL不同浓度的氟离子(0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0mM)，放置10-60分钟后，根据荧光强度与氟离子浓度的关系制作工作曲线；S7：将0.5-1.5mL的未知水溶液加入到0.5-1.5mL浓度为2-100μM荧光探针水分散体系中，测量并计算出377nm处的荧光强度，根据工作曲线，计算出未知溶液中氟离子的浓度。如未做具体说明，本申请中所用的原料均可通过市售购买获得。本发明的有益效果如下：1、本发明提供的检测方法完全适用于水环境。2、本发明提供的探针分子对氟离子的选择性高。化合物对氟离子的检测基于硅原子与氟原子的特异反应，不受到其它阴离子的干扰，尤其是排除了AcO-和H2PO4-的干扰。3、本发明提供的检测方法对氟离子的检测限低，完全可以满足美国环保署(EPA)规定的安全饮用水中最大氟离子浓度4ppm(即211μM)的检测要求。4、本发明使用的纳米水凝胶具有良好的水溶性和生物相容性，因此，本发明提供的将探针负载到纳米水凝胶中的方法，使得探针在水相中分散的较好，便于检测，具有细胞成像等生物方面的潜在应用。附图说明下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本发明荧光探针检测水相中氟离子的检测原理示意图。图2示出本发明实施例16中的纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)在D2O中的1HNMR(400MHz)图谱。图3示出本发明实施例16中配制的1.5g/L的纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)溶液的粒径分布图。图4示出本发明实施例16中配制的1.5g/L的纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)溶液的粒径分布Zeta电位分布图。图5示出本发明实施例16中，345nm激发光激发下，PSDA荧光探针水相分散体系溶于含不同阴离子的水溶液中的荧光强度。图6示出本发明实施例16中，345nm激发光激发下，PSDA荧光探针水相分散体系溶于不同浓度氟化钠水溶液中的荧光光谱图。图7示出本发明实施例16中，345nm激发光激发下，PSDA荧光探针水相分散体系溶于不同浓度氟化钠水溶液中后，以377nm处荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标拟合得到的工作曲线。图8示出本发明实施例17中，345nm激发光激发下，PSDM荧光探针水相分散体系溶于含不同阴离子的水溶液中的荧光强度。图9示出本发明实施例17中，345nm激发光激发下，PSDM荧光探针水相分散体系溶于不同浓度氟化钠水溶液中的荧光光谱图。图10示出本发明实施例17中，345nm激发光激发下，PSDM荧光探针水相分散体系溶于不同浓度氟化钠水溶液中后，以377nm处荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标拟合得到的工作曲线。图11示出本发明实施例18中，345nm激发光激发下，PSMA荧光探针水相分散体系溶于含不同阴离子的水溶液中的荧光强度。图12示出本发明实施例18中，345nm激发光激发下，PSMA荧光探针水相分散体系溶于不同浓度氟化钠水溶液中的荧光光谱图。图13示出本发明实施例18中，345nm激发光激发下，PSMA荧光探针水相分散体系溶于不同浓度氟化钠水溶液中后，以377nm处荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标拟合得到的工作曲线。具体实施方式为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。实施例1：PSDA荧光探针的荧光探针的合成(R1＝R2＝H)一、合成原料化合物1-芘甲醇：1)1-芘甲醛的合成将芘(10.1g，0.05mol)，N-甲基甲酰苯胺(12.4mL，0.1mol)，三氯氧磷(8mL，0.09mol)溶于邻二氯苯中，加热搅拌，20分钟内温度升至100℃，待反应液呈糊状，停止反应。配制饱和的醋酸钠水溶液。待反应混合物冷却后，加入配好的醋酸钠水溶液，水蒸汽蒸馏，当馏分几乎澄清，停止蒸馏。待瓶中液体冷却后，抽滤，用100mL6N的盐酸洗涤，然后用380mL水洗涤，粗产物用冰醋酸重结晶，甲醇洗涤，得到1-芘甲醛9.2g，产率80％。2)1-芘甲醇的合成将1-芘甲醛(2.3g，0.01mol)，用12mL四氢呋喃溶解。冰浴下加入硼氢化钠(0.40g，0.010mol)，待反应温度降下来后，室温搅拌75分钟，停止反应，向其中加入22mL水，24mL乙醚。水层用10mL乙醚萃取3次，合并有机相，用无水硫酸镁干燥。过滤，旋干，粗产品用甲苯重结晶，得到淡黄色固体1.5g，产率74％。熔点121-123℃(文献123-124℃)。1HNMR(400MHz，CDCl3)，δ(ppm)：8.18-7.99(m，9H)，5.37(s，2H)，1.91(s，1H)。二、合成PSDA荧光探针：将适量四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在通入氮气的条件下，用注射器向反应体系中加入二异丙基二氯硅烷(0.8mL，0.004mol)，接着将干燥的咪唑(0.41g，0.006mol)和对氨基苯酚(0.44g，0.004mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系。点板检测反应，对氨基苯酚反应完之后，将1-芘甲醇(0.92g，0.004mol)和干燥的咪唑(0.30g，0.005mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系，室温下反应8h。将反应液旋干，用CH2Cl2作为淋洗剂进行柱层析分离，得到0.72gPSDA荧光探针，产率40％。1HNMR(400MHz,CDCl3)，δ(ppm):8.29-7.99(m,9H)，6.82-6.79(m,2H)，6.59-6.53(m,2H)，5.66(s,2H)，3.91(s,2H)，1.30-1.21(m,2H)，1.14-1.11(m,12H)。MS(MALDI-TOF)：m/z：calc.453.2[M]+，found:453.4[M]+。实施例2：PSDM荧光探针的合成(R1＝R2＝CH3)合成PSDM荧光探针：将适量四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在通入氮气的条件下，用注射器向反应体系中加入二异丙基二氯硅烷(1.8mL，0.01mol)，接着将干燥的咪唑(0.68g，0.01mol)和4-二甲氨基苯酚(1.37g，0.01mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系。点板检测反应，4-二甲氨基苯酚反应完之后，将按实施例1中的制备方法得到的1-芘甲醇(2.32g，0.01mol)和干燥的咪唑(0.68g，0.01mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系，室温下反应8h。将反应液旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝9:1作为淋洗剂进行柱层析分离，得到1.44gPSDM荧光探针，产率30％。1HNMR(400MHz,CDCl3)，δ(ppm):8.29-7.99(m，9H)，6.74(d，2H)，6.60(d，2H)，5.66(s，2H)，2.83(s，6H)，1.33-1.22(m，2H)，1.15-1.12(m，12H)。HRMS(ESI-TOF)：m/z：calc.481.2437[M]+found:482.2507[M+H]+。实施例3：PSMA荧光探针的合成(R1＝H，R2＝CH3)合成PSMA荧光探针：现将适量四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在通入氮气的条件下，用注射器向反应体系中加入二异丙基二氯硅烷(1.8mL，0.01mol)，接着将干燥的咪唑(0.68g，0.01mol)和4-甲基氨基苯酚(1.23g，0.01mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系。点板检测反应，4-甲基氨基苯酚反应完之后，将按实施例1中的制备方法得到的1-芘甲醇(2.32g，0.01mol)和干燥的咪唑(0.68g，0.01mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系，室温下反应8h。将反应液旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝9:1作为淋洗剂进行柱层析分离，得到2.11gPSMA荧光探针，产率45％。1HNMR(400MHz,CDCl3)，δ(ppm):8.29-7.99(m，9H)，6.59-6.53(m,2H)，6.60(s,2H)，5.66(s,2H)，3.81(s,H)，2.83(s,3H)，1.33-1.22(m,2H)，1.15-1.12(m,12H)。HRMS(ESI-TOF)：m/z：calc.467.2281[M]+，found:467.2292[M+H]+。实施例4：PSMP荧光探针的合成(R1＝CH3，R2＝CH2CH2CH3)合成PSMP荧光探针：先将适量四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在通入氮气的条件下，用注射器向反应体系中加入二异丙基二氯硅烷(1.8mL，0.01mol)，接着将干燥的咪唑(0.68g，0.01mol)和4-甲基丙基氨基苯酚(1.65g，0.01mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系。点板检测反应，4-甲基丙基氨基苯酚反应完之后，将按实施例1中的制备方法得到的1-芘甲醇(2.32g，0.01mol)和干燥的咪唑(0.68g，0.01mol)溶于四氢呋喃溶剂中，用注射器缓慢滴加进反应体系，室温下反应8h。将反应液旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝9:1作为淋洗剂进行柱层析分离，得到1.51gPSMP荧光探针，产率30％。1HNMR(400MHz，CDCl3)，δ(ppm):8.29-7.99(m,9H)，6.74(d,2H)，6.60(d,2H)，5.66(s,2H)，3.71(t,2H),2.80(s,3H)，1.51-1.45(m,2H),1.33-1.22(m,2H)，1.15-1.12(m,12H),0.87(t,3H)。HRMS(ESI-TOF)：m/z：calc.509.2750[M]+，found:510.2755[M+H]+。实施例5：PSEA荧光探针的合成(R1＝H，R2＝CH2CH3)同实施例1，区别在于，将对氨基苯酚换成4-乙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSEA荧光探针，结果与实施例1类似。实施例6：PSPA荧光探针的合成(R1＝H，R2＝CH2CH2CH3)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSPA荧光探针，结果与实施例1类似。实施例7：PSIA荧光探针的合成(R1＝H，R2＝CH2(CH3)2)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-异丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSIA荧光探针，结果与实施例1类似。实施例8：PSME荧光探针的合成(R1＝CH3，R2＝CH2CH3)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-甲基乙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSME荧光探针，结果与实施例1类似。实施例9：PSMI荧光探针的合成(R1＝CH3，R2＝CH2(CH3)2)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-甲基异丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSMI荧光探针，结果与实施例1类似。实施例10：PSDE荧光探针的合成(R1＝CH2CH3，R2＝CH2CH3)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-二乙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSDE荧光探针，结果与实施例1类似。实施例11：PSEP荧光探针的合成(R1＝CH2CH3，R2＝CH2CH2CH3)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-乙基丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSEP荧光探针，结果与实施例1类似。实施例12：PSEI荧光探针的合成(R1＝CH2CH3，R2＝CH2(CH3)2)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-乙基异丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSEI荧光探针，结果与实施例1类似。实施例13：PSDP荧光探针的合成(R1＝CH2CH2CH3，R2＝CH2CH2CH3)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-二丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSDP荧光探针，结果与实施例1类似。实施例14：PSPI荧光探针的合成(R1＝CH2CH2CH3，R2＝CH2(CH3)2)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-丙基异丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSPI荧光探针，结果与实施例1类似。实施例15：PSDI荧光探针的合成(R1＝CH2(CH3)2，R2＝CH2(CH3)2)同实施例1，区别在于：将对氨基苯酚换成4-二异丙基氨基苯酚，其余条件不变，制备得到PSDI荧光探针，结果与实施例1类似。实施例16：PSDA荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)的合成：1、活化PluronicL121称取(13.2g,0.003mol)PluronicP123于500mL的三口瓶中，用150mL无水乙腈溶解，在通入氮气的条件下加入羰基二咪唑(2.43g,0.015mol)，油浴升温至40℃，反应17h。反应结束后，加入150mL去离子水淬灭反应，放入截留分子量为2000的透析袋中，4℃下，在10％的乙醇溶液中进行透析4h，然后换透析溶液，再次在4℃透析4h。将透析袋中的反应液在25℃旋干，备用。2、除去分子量较大的支链聚乙烯亚胺(PEI,1K)称取PEI(4.0g,0.0004mol)溶于约30mL的去离子水中，放入截留分子量为25000的透析袋中，在去离子水中透析48h。收集烧杯中透析出来的分子量小于25000的组分，旋干。3、合成纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)称取3.0g羰基二咪唑活化的PluronicL121，溶于25mL的二氯甲烷中。称取纯化的支链PEI(1.0g,0.0001mol)，溶于250mL去离子水中。在超声条件下，将羰基二咪唑活化的PluronicL121的二氯甲烷溶液逐滴滴加入支链PEI(1K)的水溶液中，滴加完毕后，接着超声10min，然后用旋转蒸发仪除去二氯甲烷。在25℃条件下搅拌过夜。以12000RPM离心十分钟，除去大片状的凝胶。最后用截留分子量为10000的透析袋，25℃条件下，在含有10％乙醇的0.025％氨水溶液中透析24h。将透析袋中的溶液冷冻干燥，得到纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)。图2示出了纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)在D2O中的1HNMR(400MHz)图谱。二、PSDA荧光探针水相分散体系的制备1、配制1.5g/L的纳米水凝胶溶液称取62.5mgPluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)分子于25mL容量瓶中，加入超纯水定容，配制1.5g/L的纳米水凝胶溶液。然后，用动态光散射仪测试其粒径和Zeta电位，其Z均粒径为127.0nm，Zeta电位为4.16mV。图3示出了配制的1.5g/L的PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)纳米水凝胶溶液的粒径分布。图4示出了配制的1.5g/L的PluronicL121-cl-PEI(1K,3:1)纳米水凝胶溶液的Zeta电位分布。2、配制1mM的PSDA荧光探针的四氢呋喃溶液称取4.5mg探针分子PSDA于10mL容量瓶中，加入重蒸的THF定容，配制1mM的PSDA的四氢呋喃溶液。3、配制以纳米水凝胶为载体的PSDA荧光探针分子水相分散体系取10mL1中配制好的纳米水凝胶溶液于10mL容量瓶中，在超声条件下，用微量注射器向其中加入100μL配制好的1mM的PSDA的四氢呋喃溶液，超声5min，配制PSDA荧光探针水相分散体系。三、PSDA荧光探针选择性的测定取3ml一系列PSDA荧光探针的水相分散体系，分别加入30μL浓度为1.0×10-2M的F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、HSO4-、H2PO4-、AcO-水溶液，放置30分钟后，以345nm激发下，用荧光光谱仪分别测量377nm处的荧光强度(如图5所示)。除了氟离子以外，其它离子没有引起377nm处荧光强度的明显变化，PSDA荧光探针分子具有很好的选择性。四、PSDA荧光探针检测限的测定取3mLPSDA荧光探针的水相分散体系，加入不同浓度(0-2.0×10-5mol/L)的氟化钠水溶液，放置30分钟后，以345nm激发，用荧光光谱仪分别测量377nm处的荧光强度(荧光光谱如图6所示)，以377nm处的荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标作图，得到拟合直线的斜率，利用检测限(limitofdetection，LOD)计算公式：LOD＝3×S.D./K(其中，S.D.为未添加氟离子时探针分子荧光光谱变化的标准偏差，K为直线斜率)计算得到该探针的检测限为4.9×10-8M。五、荧光探针检测氟离子的工作曲线的测定取3mLPSDA荧光探针的水相分散体系，加入30μL不同浓度(0,4,8,12,16,20mM)的氟化钠水溶液，放置30分钟后，荧光光谱仪分别记录377nm处荧光强度的变化。以377nm处荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标作图，拟合得到荧光探针检测氟离子的工作曲线(如图7所示)。六、测定并计算溶液中氟离子的浓度将1.5mL的未知水溶液加入到1.5mLPSDA荧光探针的水相分散体系(PSDA荧光探针分子浓度为2×10-5M，纳米水凝胶的浓度为3.0g/L)，测量并计算出377nm处的荧光强度，根据工作曲线，计算出未知溶液中氟离子的浓度为98μM。实施例17：PSDM荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1K,10:1)的合成与实施例16中的步骤一类似，不同的是步骤一(3)中是称取10.0g羰基二咪唑活化的PluronicL121，溶于83mL的二氯甲烷中。二、PSDM荧光探针的水相分散体系的制备1、配制1.5g/L的纳米水凝胶溶液称取62.5mgPluronicL121-cl-PEI(1K,10:1)分子于25mL容量瓶中，加入超纯水定容，配制1.5g/L的纳米水凝胶溶液。2、配制1mM的PSDM荧光探针的四氢呋喃溶液称取4.8mg探针分子PSDM于10mL容量瓶中，加入重蒸的THF定容，配制1mM的PSDM的四氢呋喃溶液。3、配制PSDM荧光探针的水相分散体系取10mL1中配制好的纳米水凝胶溶液于10mL容量瓶中，在超声条件下，用微量注射器向其中加入100μL配制好的1mM的PSDM的四氢呋喃溶液，超声5min，配制PSDM荧光探针的水相分散体系。三、PSDM荧光探针分子选择性的测定取3ml一系列PSDM荧光探针的水相分散体系，分别加入30μL浓度为1.0×10-2M的F-、Br-、Cl-、SO42-、NO3-、HSO4-、AcO-、H2PO4-水溶液，放置30分钟后，以345nm激发下，用荧光光谱仪分别测量377nm处的荧光强度(如图8所示)。除了氟离子以外，其它离子没有引起377nm处荧光强度的明显变化，PSDM荧光探针分子具有很好的选择性。四、PSDM荧光探针分子检测限的测定取3mLPSDM荧光探针的水相分散体系，加入不同浓度(0-2.0×10-5mol/L)的氟化钠水溶液，放置30分钟后，以345nm激发，用荧光光谱仪分别测量377nm处的荧光强度(荧光光谱如图9所示)，以377nm处的荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标作图，得到拟合直线的斜率，利用检测限(limitofdetection，LOD)计算公式：LOD＝3×S.D./K(其中，S.D.为未添加氟离子时探针分子荧光光谱变化的标准偏差，K为直线斜率)计算得到该探针分子的检测限为4.8×10-8M。五、荧光探针检测氟离子的工作曲线的测定取3mLPSDM荧光探针的水相分散体系，加入30μL不同浓度(0,4,8,12,16,20mM)的氟化钠水溶液，放置30分钟后，荧光光谱仪分别记录377nm处荧光强度的变化。以377nm处荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标作图，拟合得到荧光探针检测氟离子的工作曲线(如图10所示)。六、测定并计算溶液中氟离子的浓度将1.5mL的未知水溶液加入到1.5mLPSDM荧光探针的水相分散体系中(PSDM荧光探针分子浓度为2×10-5M，纳米水凝胶的浓度为3.0g/L)，测量并计算出377nm处的荧光强度，根据工作曲线，计算出未知溶液中氟离子的浓度为101μM。实施例18：PSMA荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1.2K,3:1)的合成与实施例16中的步骤一类似，不同的使用的是Mn＝1.2K的支链PEI。二、以PSMA荧光探针的水相分散体系的制备1、配制1.5g/L的纳米水凝胶溶液称取62.5mgPluronicL121-cl-PEI(1.2K,3:1)分子于25mL容量瓶中，加入超纯水定容，配制1.5g/L的纳米水凝胶溶液。2、配制1mM的PSMA荧光探针的四氢呋喃溶液称取4.7mg探针分子PSMA于10mL容量瓶中，加入重蒸的THF定容，配制1mM的PSDA的四氢呋喃溶液。3、配制PSMA荧光探针的水相分散体系取10mL1中配制好的纳米水凝胶溶液于10mL容量瓶中，在超声条件下，用微量注射器向其中加入100μL配制好的1mM的PSMA的四氢呋喃溶液，超声5min，配制PSMA荧光探针的水相分散体系。三、PSMA荧光探针分子选择性的测定取3ml一系列PSMA荧光探针的水相分散体系，分别加入30μL浓度为1.0×10-2M的F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、HSO4-、H2PO4-、AcO-水溶液，放置30分钟后，以345nm激发下，用荧光光谱仪分别测量377nm处的荧光强度(如图11所示)。除了氟离子以外，其它离子没有引起377nm处荧光强度的明显变化，PSMA荧光探针分子具有很好的选择性。四、PSMA荧光探针分子检测限的测定取3mLPSDA荧光探针的水相分散体系，加入不同浓度(0-2.0×10-5mol/L)的氟化钠水溶液，放置30分钟后，以345nm激发，用荧光光谱仪分别测量377nm处的荧光强度(荧光光谱如图12所示)，以377nm处的荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标作图，得到拟合直线的斜率，利用检测限(limitofdetection，LOD)计算公式：LOD＝3×S.D./K(其中，S.D.为未添加氟离子时探针分子荧光光谱变化的标准偏差，K为直线斜率)计算得到该探针分子的检测限为5.5×10-8M。五、荧光探针检测氟离子的工作曲线的测定取3mLPSMA荧光探针的水相分散体系，加入30μL不同浓度(0,4,8,12,16,20mM)的氟化钠水溶液，放置30分钟后，荧光光谱仪分别记录377nm处荧光强度的变化。以377nm处荧光强度为纵坐标，氟化钠浓度为横坐标作图，拟合得到荧光探针检测氟离子的工作曲线(如图13所示)。六、测定并计算溶液中氟离子的浓度将1.5mL的未知水溶液加入到1.5mLPSMA荧光探针的水相分散体系中(PSMA荧光探针分子浓度为2×10-5M，纳米水凝胶的浓度为3.0g/L)，测量并计算出377nm处的荧光强度，根据工作曲线，计算出未知溶液中氟离子的浓度为92μM。实施例19：PSMP荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1.2K,10:1)的合成与实施例17步骤一类似，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.2K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSMP荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicL121-cl-PEI(1.2K,10:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSMP荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为4.5×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为100μM。实施例20：PSEA荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1.8K,3:1)的合成与实施例16中的步骤一类似，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.8K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSEA荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicL121-cl-PEI(1.8K,3:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSEA荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为4.8×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为92μM。实施例21：PSPA荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicL121-cl-PEI(1.8K,10:1)的合成与实施例17类似，，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.8K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSPA荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicL121-cl-PEI(1.8K,10:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSPA荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.2×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为98μM。实施例22：PSIA荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1K,3:1)的合成1、活化PluronicP123称取(11.6g,0.002mol)PluronicP123于250mL的三口瓶中，用100mL无水乙腈溶解，在通入氮气的条件下加入羰基二咪唑(1.62g,0.010mol)，油浴升温至40℃，反应17h。反应结束后，加入100mL去离子水淬灭反应，放入截留分子量为2000的透析袋中，4℃下，在10％的乙醇溶液中进行透析4h，然后换透析溶液，再次在4℃透析4h。将透析袋中的反应液在25℃旋干，备用。2、除去分子量较大的支链聚乙烯亚胺(PEI，1K)称取PEI(4.0g,0.0004mol)溶于约30mL的去离子水中，放入截留分子量为25000的透析袋中，在去离子水中透析48h。收集烧杯中透析出来的分子量小于25000的组分，旋干。3、合成纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1K,3:1)称取3.0g羰基二咪唑活化的PluronicP123，溶于25mL的二氯甲烷中。称取纯化的PEI(1.0g,0.0001mol)，溶于250mL去离子水中。在超声条件下，将羰基二咪唑活化的PluronicP123的二氯甲烷溶液逐滴滴加入PEI(1K)的水溶液中，滴加完毕后，接着超声10min，然后用旋转蒸发仪除去二氯甲烷。在25℃条件下搅拌过夜。以12000rmp离心十分钟，除去大片状的凝胶。最后用截留分子量为10000的透析袋，25℃条件下，在含有10％乙醇的0.025％氨水溶液中透析24h。将透析袋中的溶液冷冻干燥，得到纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1K,3:1)。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSIA荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicP123-cl-PEI(1K,3:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSIA荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.5×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为101μM。实施例23：PSME荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1K,10:1)的合成与实施例22中的步骤一类似，区别在于，将步骤3)中“称取3.0g羰基二咪唑活化的PluronicP123，溶于25mL的二氯甲烷中”改为“称取10.0g羰基二咪唑活化的PluronicP123，溶于83mL的二氯甲烷中”。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSME荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicP123-cl-PEI(1K,10:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSME荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为4.9×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为94μM。实施例24：PSMI荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1.2K,3:1)的合成与实施例22类似，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.2K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSMI荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicP123-cl-PEI(1.2K,3:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSMI荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.2×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为94μM。实施例25：PSDE荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1.2K,10:1)的合成与实施例23类似，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.2K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSDE荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicP123-cl-PEI(1.2K,10:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSDE荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为4.8×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为94μM。实施例26：PSEP荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1.8K,3:1)的合成与实施例22类似，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.8K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSEP荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicP123-cl-PEI(1.8K,3:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSEP荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.2×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为93μM。实施例27：PSEI荧光探针在检测水相氟离子中的应用一、纳米水凝胶PluronicP123-cl-PEI(1.8K,10:1)的合成与实施例23类似，区别在于，使用的支链聚乙烯亚胺的数均分子量为Mn＝1.8K。二、三、四、五、六，同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSEI荧光探针，纳米水凝胶换成PluronicP123-cl-PEI(1.8K,10:1)，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSEI荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.0×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为108μM。实施例28：PSDP荧光探针在检测水相氟离子中的应用同实施例16，区别在于，将PSDA荧光探针换成PSDP荧光探针，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSDP荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为4.5×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为100μM。实施例29：PSPI荧光探针在检测水相氟离子中的应用同实施例16，将PSDA荧光探针换成PSPI荧光探针，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSPI荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.2×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为93μM。实施例30：PSDI荧光探针在检测水相氟离子中的应用同实施例16，将PSDA荧光探针换成PSDI荧光探针，其余条件不变，结果与实施例16相近，PSDI荧光探针分子具有很好的选择性，该探针分子的检测限为5.5×10-8M，计算出未知溶液中氟离子的浓度为98μM。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。