本发明属于化学及生物科学技术领域，具体涉及一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液及其制备方法和应用。
背景技术：
有机荧光纳米材料在生物降解、生物兼容性和光稳定性等方面具有突出的优势。多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质，在人体内广泛存在。多巴胺是一种在氧气条件下很容易发生自聚的小分子，用它来制备有机荧光纳米材料是一种很具吸引力及应用前景的材料。
目前为止，关于荧光聚多巴胺纳米材料的合成相关的报道还比较少。所报道的文献中一般是采用两步法进行合成。第一步：多巴胺在碱性条件下被水中的氧气氧化成大的聚多巴胺纳米粒子；第二步：加入大量的H2O2，将大的聚多巴胺纳米粒子蚀刻成小的具有荧光性能的荧光聚多巴胺纳米粒子[X.Zhang,S.Wang,L.Xu,L.Feng,Y.Ji,L.Tao,S.Li and Y.Wei,Nanoscale,2012,4,5581-5584]。其不足之处在于，以氧气对多巴胺进行氧化聚合时聚合程度很难控制，故现有技术中所合成的荧光聚多巴胺纳米材料均是由不同聚合程度组成的混合物[A.Yildirim and M.Bayindir,Anal.Chem.,2014,86,5508-5512..J.-H.Lin,C.-J.Yu,Y.-C.Yang and W.-L.Tseng,Phys.Chem.Chem.Phys.,2015,17,15124-15130]。此外，H2O2是一种强氧化剂，大量H2O2的存在对于提纯处理及后续的分析应用都会造成一定的影响，另外大量使用H2O2造成的安全威胁也是不容忽视的。
技术实现要素：
本发明提供一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液及其制备方法和应用，克服现有技术中制备荧光聚多巴胺纳米粒子溶液时需要氧气氧化及双氧水氧化两步操作及使用氧气及双氧水带来的技术缺陷，旨在提供一种更加简单、方便且环保的有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液的全新制备方法并拓展有机荧光聚多巴胺纳米粒子的应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液的制备方法，其包括如下步骤:
S1.将多巴胺溶解于pH为2-7的酸碱缓冲液中得多巴胺溶液；
S2.向多巴胺溶液中加入无机氧化剂的水溶液并混合得反应液，多巴胺与无机盐氧化剂的物质的量之比为20-65：1-5；
S3.反应液于20-80℃下反应2-6h,装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析36-48h，即得。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的具体选择或最佳选择。
具体的，S1中多巴胺溶液的浓度为20-65mM。
具体的，S1中酸碱缓冲液为Tris-HCl缓冲液。
具体的，S2中无机氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾，无机氧化剂的水溶液浓度为40-60mM。
最佳的，无机氧化剂为过硫酸盐时，S3中的反应温度为65℃。
具体的，S2中无机氧化剂为硫酸铜或氯化铜，无机氧化剂的水溶液浓度为40-60mM，
最佳的，当无机氧化剂为二价铜盐时，S3中的反应温度为37-80℃。
本发明还提供了一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过上述的方法制备得到。
本发明还提供了一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液的应用，具体为用于检测溶液中的Fe2+的浓度。
本发明还提供了一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液的应用，具体为用于指示溶液的pH的大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种全新的制备有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液的方法，选择适当的无机氧化剂水溶液(二价铜盐或过硫酸盐的水溶液)与多巴胺溶液混合，一步即可制得有机荧光聚多胺纳米粒子，制备方法简单，克服了传统的以氧气、双氧水两步法制备时的效率低、聚合程度不易控制及双氧水环保及安全性差等不足；本发明制备的有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液既可用于检测溶液中亚铁离子的浓度，又可用于指示溶液的pH。
附图说明
图1为本发明实施例1中用到的原料及制得的聚多巴胺纳米粒子溶液的激发图和发射图，其中a为聚多巴胺纳米粒子溶液的激发图(Ex.＝300nm)、b为聚多巴胺纳米粒子溶液的发射图(Em.＝430nm)、c为原料多巴胺溶液(即S1中多巴胺溶解于酸碱缓冲液后得到溶液)室温静置2h后在300nm下的发射图；
图2为本发明实施例1得到的聚多巴胺纳米粒子溶液的透射电镜图；
图3为本发明实施例1得到的聚多巴胺纳米粒子溶液对不同金属离子的荧光响应情况(各金属离子的浓度相同均为50μM)；
图4为本发明实施例1得到的聚多巴胺纳米粒子溶液作为荧光探针测定Fe2+时，荧光强度与Fe2+浓度的变化关系；
图5为本发明实施例4中用到的原料及制得的聚多巴胺纳米粒子溶液的激发图和发射图，其中a为聚多巴胺纳米粒子溶液的激发图(Ex.＝452nm)、b为聚多巴胺纳米粒子溶液的发射图(Em.＝514nm)、c为原料多巴胺溶液(即S1中多巴胺溶解于酸碱缓冲液后得到溶液)室温静置2h后在452nm下的发射图；
图6为本发明实施例4中用到的原料及制得的聚多巴胺纳米粒子溶液的荧光强度随溶液pH值变化的响应情况。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明提供的技术方案作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
以下实施例中用到的药品若无特别说明则均为市售产品，用到的方法若无特别说明则均为本领域技术人员使用的常规方法。
实施例1
一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过如下步骤制备得到：
S1.将多巴胺溶解于pH为5的Tris-HCl缓冲液中得多巴胺溶液，多巴胺水溶液的浓度为0.01g/mL，也即64mM；
S2.向1000μL多巴胺水溶液中加入40μL浓度为50mM的过硫酸铵水溶液并充分混合得反应液，反应液中多巴胺、过硫酸铵和H2O2的物质的量之比约为64：2；
S3.反应液于65℃下反应3h，然后装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析40h，即得。
实施例2
一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过如下步骤制备得到：
S1.将多巴胺溶解于pH为2的Tris-HCl缓冲液中得多巴胺溶液，多巴胺水溶液的浓度为0.005g/mL，也即32mM；
S2.向1000μL多巴胺水溶液中加入20μL浓度为60mM的过硫酸钠水溶液并充分混合得反应液，反应液中多巴胺、过硫酸钠和H2O2的物质的量之比约为32：1.2；
S3.反应液于20℃下反应6h，然后装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析48h，即得。
实施例3
一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过如下步骤制备得到：
S1.将多巴胺溶解于pH为7的Tris-HCl缓冲液中得多巴胺溶液，多巴胺水溶液的浓度为0.003g/mL，也即约20mM；
S2.向1000μL多巴胺水溶液中加入125μL浓度为40mM的过硫酸钾水溶液并充分混合得反应液，反应液中多巴胺、过硫酸钾和H2O2的物质的量之比约为20：5；
S3.反应液于80℃下反应2h，然后装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析36h，即得。
实施例4
一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过如下步骤制备得到：
S1.将多巴胺溶解于pH为5的Tris-HCl缓冲液中得多巴胺溶液，多巴胺水溶液的浓度为0.005g/mL，也即32mM；
S2.向1000μL多巴胺水溶液中加入40μL浓度为50mM的硫酸铜水溶液并充分混合得反应液，反应液中多巴胺、硫酸铜和H2O2的物质的量之比约为32：2；
S3.反应液于50℃下反应4h，然后装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析40h，即得。
实施例5
一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过如下步骤制备得到：
S1.将多巴胺溶解于pH为5的Tris-HCl缓冲液中得多巴胺溶液，多巴胺水溶液的浓度为0.01g/mL，也即64mM；
S2.向1000μL多巴胺水溶液中加入80μL浓度为60mM的硫酸铜水溶液并充分混合得反应液，反应液中多巴胺、硫酸铜和H2O2的物质的量之比约为64：4.8；
S3.反应液于37℃下反应6h，然后装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析48h，即得。
实施例6
一种有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液，其通过如下步骤制备得到：
S1.将多巴胺溶解于pH为5的Tris-HCl缓冲液中得多巴胺溶液，多巴胺水溶液的浓度为0.003g/mL，也即约20mM；
S2.向1000μL多巴胺水溶液中加入25μL浓度为40mM的硫酸铜水溶液并充分混合得反应液，反应液中多巴胺、硫酸铜和H2O2的物质的量之比约为20：1；
S3.反应液于80℃下反应3h，然后装入截留分子量为100-500Da的透析袋中，透析36h，即得。
分别以实施例1至6制得的有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液为测试样品，经检测各样品均具有明显的荧光效应并且能够用于对溶液中亚铁离子进行检测且随pH变化其荧光强度也随之改变。以实施例1制得的有机荧光聚多巴胺纳米粒子溶液为代表，测试了其荧光效应如图1所示，从图1中可知本发明成功合成了聚多巴胺纳米粒子且其具有荧光效应(a和b有明显的激发峰和发射峰，作为对比的c无发射峰)；从图2可知，本发明实施例1制备的聚多巴胺纳米粒子样品具有纳米尺寸且其尺寸相对比较均一；从图3可知，在离子浓度均为50μM时，亚铁离子对本发明实施例1制备的聚多巴胺纳米粒子溶液荧光强度增强作用明显小于其余金属离子，利用这一特性可选择性鉴别出仅含亚铁离子的溶液(需要说明的是此处的鉴别适用于对多瓶仅含单一金属离子的溶液进行鉴别，特别适用于金属离子浓度较低以其他方法难以鉴别的情况)；从图4可知，当亚铁及铁离子的浓度相对较低时，检测时聚多巴胺纳米粒子溶液的荧光强度随相应的亚铁离子的浓度增加而明显增强，相关性较好，依据这一特性可考虑对浓度非常低的亚铁离子进行定量检测。由图5可知，实施例4以硫酸铜为氧化剂时也可成功合成聚多巴胺纳米粒子且其具有荧光效应(a和b有明显的激发峰和发射峰，作为对比的c无发射峰)；由图6可知，实施例4硫酸铜为氧化剂时合成的聚多巴胺纳米粒子溶液对pH变化有较好的响性能力，此特性可用于指示溶液的pH。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。