一种基于HAN-Fe3O4MSN无机-有机杂化荧光传感器的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及荧光传感器的制备及其荧光性质研究，具体地说是一种基于HAN-Fe3O4麵SN无机-有机杂化荧光传感器的制备方法。
【背景技术】
[0002] 重金属离子对环境及生物体的污染很严重，近年来对它们的检查成为人们关注的 热点问题。特别是Hg2+，它可以引起严重的环境及健康问题。汞是毒性最大的金属之一。因 此，目前急需能够活体检测铁离子的有效方法。此外，用于分离和移除金属离子的技术也急 需开发。传统的分析方法由于复杂的预处理过程以及高昂的仪器造价导致其很难用于生物 体内汞离子的检测。基于这些问题，研究人员发明了基于有机小分子的荧光探针来检测金 属离子。这些荧光探针灵敏高效，但是其本身具有一定毒性且不能将其分离或除去。这种不 可回收性阻碍了有机小分子荧光传感器的实际应用，而将其与无机基质相结合可以在改善 其回收性从而提高荧光传感器的应用。经过有机物功能化的含四氧化三铁磁性纳米粒子的 介孔硅材料由于其统一的阵列孔道结构，在催化、吸附、传感领域取得许多重大的的成就。 其内壁含大量羟基，可以作为有机小分子的修饰位点，且由于本身在可见光区的光学透明 性及很好的生物相容性而成为人们青睐的无机基质。介孔材料的保护可以提高有机分子的 稳定性及防止被消化酶降解从而有利于进行长时间细胞追踪。同时，由于含有磁性纳米粒 子，通过外加磁场可以很容易的分离、回收材料，从而重复利用并降低成本。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于HAN-Fe3O4麵SN无 机-有机杂化荧光传感器的制备方法。它首先合成了基于萘酰亚胺类的小分子荧光探针化 合物2(HAN)，然后将其与Fe 3O4OMSN纳米粒子通过硅烷偶联剂相连接，从而得到了通过荧光 响应过程来检测、螯合并分离Hg 2+的HAN-Fe3O4OMSN无机-有机杂化纳米材料。制备的荧光传 感器对Hg 2+有较好的选择性及较低的检测浓度，同时还具有可逆性质，可以重复利用从而降 低成本。
[0004] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种基于HAN-Fe3O4OMSN无机-有 机杂化荧光传感器的制备方法，包括如下步骤，1)制备Fe 3O4纳米粒子;2)将得到的磁性纳米 粒子包覆介孔二氧化硅得到Fe3O 4麵SN纳米粒子;3)通过化学合成得到化合物2(HAN);4)将 HAN与3-异硫氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷反应，得到目标化合物3(HAN-Si); 5)将HAN-Si与 Fe3O4OMSN纳米粒子相连接，得到HAN-Fe3O4OMSN无机-有机杂化荧光传感器。
[0005] 采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：（1)成功设计并合 成了一种萘酰亚胺类介孔结构的无机-有机杂化荧光传感材料HAN-Fe 3O4OMSN,它可以在 C2H50H/H20 1:2(HEPES buffer，pH 7.42)溶液中作为检测并分离取2+的新型材料，并且该 无机-有机杂化材料对Hg2+有很好的选择性和灵敏度；（2)HAN-Fe 3〇4@MSN具有超顺磁性，使 得材料具有较好的可逆磁响应及磁分离性质，从而在探究其生物应用时具有重要作用；（3) 较宽的pH适用范围表明材料可以用于较复杂的生物体系或环境中；（4)Hg2+与HAN-Fe3CkO MSN结合的可逆性以及可循环使用性，在实际应用中可以在一定程度上降低生产成本，使该 材料有望作为生物体内或环境中检测并分离Hg2+的新材料。
【附图说明】
[0006] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
[0007] 图1是HAN-Fe3〇4@MSN纳米粒子的合成示意图；
[0008]图2是HAN-Fe3O4OMSN的透射电镜图（TEM);
[0009]图 3 是Fe3〇4iMSN(a)和HAN-Fe3〇4iMSN(b)的 X-射线粉末衍射图（XRD)(小角度及 10-80度）；
[0010]图4是Fe3〇4@MSN(a)和HAN-Fe3〇4iMSN(b)的红外光谱图（FT-IR);
[0011] 图5是HAN-Fe3O4OMSN的磁滞回线示意图；
[0012] 图 6 是Fe3O4OMSN (a)和HAN-Fe3O4OMSN (b)的热重曲线(TGA)示意图；
[0013] 图7是Fe3〇4@MSN(a)和HAN-Fe3〇4@MSN(b)的紫外光谱图（UV-Vis);
[0014] 图8是HAN-Fe3〇4@MSN(0 · lg/L)加入不同浓度Hg2+的紫外光谱图；
[0015] 图9是HAN-Fe3O4OMSN对不同金属离子的荧光选择性示意图；
[0016] 图10是Hg2+对HAN-Fe3〇4@MSN(0.1g/L)的荧光滴定曲线示意图；
[0017] 图 11 是 Hg2+与 HAN-Fe3O4OMSN 的 Job 曲线示意图；
[0018] 图 12是Hg2+-HAN-Fe3〇4@MSN的离子竞争图；
[0019] 图13是HAN-Fe3CkOMSN与Hg2+结合的可逆性研究示意图；
[0020] 图14是HAN-Fe3〇4@MSN中反复加入Hg2+及EDTA时的荧光强度循环图；
[0021 ] 图15是HAN-Fe3O4OMSN在不同pH下对Hg2+的荧光响应。
【具体实施方式】
[0022] 以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
[0023] 实施例，如图1-15所示，一种基于HAN_Fe3〇4@MSN无机-有机杂化荧光传感器的制备 方法，包括如下步骤，1)制备Fe3〇4纳米粒子;2)将得到的磁性纳米粒子包覆介孔二氧化娃得 至IjFe 3O4OMSN纳米粒子;3)通过化学合成得到化合物2(HAN);4)将HAN与3-异硫氰酸酯基丙基 三乙氧基硅烷反应，得到目标化合物3 (HAN-Si); 5)将HAN-Si与Fe3O4OMSN纳米粒子相连接， 得到HAN-Fe 3CkiMSN无机-有机杂化荧光传感器。
[0024] (I)Fe3Ck纳米粒子的制备：在氮气保护下将24.3g FeC136H20与FeS〇47H20溶于 200ml去离子水中并加热至90°C，向其中快速加入60mL 25%的氨水及4g油酸，搅拌、回流3h 后用离心，并用去离子水洗涤至中性，真空干燥后得到油酸包覆的Fe3O4纳米粒子。
[0025] (2)Fe3〇4iMSN纳米粒子的制备：取24mg油酸包覆的Fe3Ck纳米粒子分散在3ml三氯 甲烷中，超声5_6h。向其中加入5mL 0.55M的CTAB溶液，剧烈搅拌30min，然后加热至60°C，搅 拌lOmin。将反应液倒入含45mL去离子水与0.3mL 2M NaOH的溶液中，在搅拌条件下加热至 70°C。依次滴加0.5mL TEOS，3mL乙酸乙酯，搅拌3h后离心，用乙醇洗涤3次后分散在20ml乙 醇中，加入40yL盐酸(pH约1.4)，在60°C下搅拌3h后离心，用无水乙醇洗涤2次，真空干燥后 得到Fe3O4麵SN纳米粒子。
[0026] (3)目标化合物3(HAN_Si)的合成：
[0027] a.合成Boc保护的二亚乙基三胺二乙醇胺：
[0031 ] c.化合物1的合成：5g的4-溴-1，8_萘酐与2.5g的二甘醇胺溶于40mL无水乙醇，在 N2下中回流6小时，反应完全后冷却至室温。于旋转蒸发仪上蒸去溶剂，加入少量CHC13溶 解，离心除去不溶物。然后向离心液中加入无水乙醚，析出大量沉淀后抽滤、干燥，得到乳白 色固体化合物LESI-MS:m/z 363·0(Μ+Η+) · IH 匪R(CD30D，400MHz) :3.39(m，2H，NCH2); 3.54(t,2H,CH2)；3.71(t,4H,0CH2)；5.41(s,lH,0H)；7.98-8.54(5H,Ar).13C NMR(CD30D, 100MHz):41.02-70.50(CH2)；124.23,125.10,125.49,128.72,130.84,132.28,132.57, 136.63,137.46,13