基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片、制备方法和应用与流程

本发明属于材料科学工程和微流控芯片技术领域，具体涉及一种基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片、制备方法和应用。

背景技术：

2,4-二氯苯氧乙酸(即2,4-d)，是苯氧乙酸类植物生长调节剂，通过刺激植物生长来调节代谢，常用于水果蔬菜中。但是由于其难以降解，极易残留在果蔬中，因此可能会通过食物链直接或间接进入人体，对人体健康造成威胁，所以对果蔬中2,4-d的检测具有重要意义。

常用的2,4-d检测技术为高效液相色谱法，但此方法由于设备精密昂贵、检测时间长、前处理复杂等原因使其难以普及，严重限制了2,4-d的检测应用，而由上述可知，2,4-d极易残留在水果蔬菜中，且将给人体造成危害，因此建立一种高效便捷、携带方便、成本低且环境友好的2,4-d检测方法是非常有必要的。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片、制备方法和应用，该比率型荧光纸芯片能够有效地对2,4-d进行检测，且高效快捷，成本低，环境友好，携带方便。

本发明的第一个目的是提供一种基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片的制备方法，包括以下步骤：

将cdteqds和rhb(罗丹明b)依次接枝到于聚酯纤维膜表面，之后采用表面分子印迹技术在聚酯纤维膜表面形成2,4-d印迹孔穴，制得荧光分子印迹纸(mip)；将荧光分子印迹纸安装在载体上，制得比率型荧光纸芯片。

优选地，所述快速检测2,4-d的比率型荧光纸芯片制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

s1：将聚酯纤维膜进行酸化处理，将酸化处理的聚酯纤维膜浸入cdteqds和edc混合溶液中，并加入nhs溶液，静置后振荡15～17h，清洗，制得接枝有cdteqds聚酯纤维膜；

s2：将s1接枝有cdteqds聚酯纤维膜浸入乙醇/teos(正硅酸乙酯)混合液，避光振荡3～5h后，加入rhb振荡反应20～40min，之后依次加入2,4-d、aptes(3-氨丙基三乙氧基硅烷)、氨水和第二批teos，继续振荡反应3～5h，反应结束后用甲醇和乙酸混合液洗脱2,4-d，制得荧光分子印迹纸；

s3：将荧光分子印迹纸安装到纸芯片载体上，制得比率型荧光纸芯片。

优选地，所述s1中聚酯纤维膜酸化处理具体步骤为：将聚酯纤维膜浸入0.2mol/l的hcl中，振荡15～25min，用水冲洗，即制得酸化处理的聚酯纤维膜。

优选地，所述s1中cdteqds和edc混合溶液是指将cdteqds和溶解有20mg/mledc的mes缓冲溶液混合，nhs溶液是指溶解有10mg/mledc的mes缓冲溶液，且cdteqds：edc/mes：nhs/mes体积比为3～5：2：2。

优选地，所述s2中乙醇：teos：rhb用量比为5～10ml：25μl：3mg，rhb：2,4-d质量比为3:4～6，2,4-d：aptes用量比为4～6mg：25μl，aptes：氨水：第二批teos体积比为1：2：1。

优选地，所述s2洗脱2,4-d是指将反应后聚酯纤维膜首先用水清洗，之后浸入甲醇和浓度为0.01m乙酸溶液中，洗脱1h，再用水冲洗，甲醇：乙酸体积比为4：1。

优选地，所述s3中将荧光分子印迹纸安装到纸芯片载体上时条件为：将荧光分子印迹纸自然晾干后，避光条件安装至载体上，s3中载体是指由疏水蜡处理得到的纤维素纸折叠得到的三层微流控纸芯片。

优选地，所述聚酯纤维膜型号为dl42型。

本发明的第二个目的是提供上述制备方法制得的比率型荧光纸芯片。

本发明的第三个目的是提供上述比率型荧光纸芯片在2,4-d检测方面的应用。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

以2,4-d为模板分子，运用了表面分子印迹技术，使得模板洗脱简单，同时又保证了对2,4-d的选择性，聚酯纤维纸做基底，不仅降低了成本，而且对环境友好；运用两种荧光，相比较于单荧光纸芯片，比率荧光检测可实现内在的自我矫正，使得检测结果更加清晰准确；具有前处理简单的优点，对果蔬进行简单的清洗、破碎、过滤后即可进行检测，可用于复杂果蔬样品中2,4-d的快速辅助性检测，对被测样品种类没有较多的限制；除此之外，本发明不仅检测时间短，检测速度快，还具有操作简便、便于携带的优点。

附图说明

图1为本发明提供的基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片的制备流程图；

其中a到g为合成过程，附图是相关物质的化学结构式：功能性单体aptes(3-氨丙基三乙氧基硅烷)，交联剂teos(正硅酸乙酯)，(罗丹明b)rhb，模板分子2,4-d；

图2为不同纸与荧光材料结合能力考察结果；

其中(a)五种不同纸结合cdteqds洗脱前后的荧光强度；(b)五种纸结合rhb洗脱前后的荧光强度；(c)三种聚酯纤维膜纸(包括dl42)结合cdteqds洗脱前后的荧光强度；(d)三种聚酯纤维膜纸(包括dl42)结合rhb洗脱前后的荧光强度；

图3为实施例1中cdteqds(a)和rhb(b)与dl42纸的接枝原理考察；

图4为实施例1制得的mip的sem图；其中以原始裸纸和cdteqds单荧光纸芯片作为对照；

图5为实施例1制得的比率型荧光纸芯片响应时间(a)与荧光滴定光谱(b)。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。

实施例1

一种基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

s1：将cdteqds接枝到纸上

先进行溶液的配制工作，配制100ml1mm的mes缓冲溶液，且令其ph为5.2，以mes缓冲溶液为溶剂分别配制20mg/ml的edc溶液和10mg/l的nhs溶液各20ml备用，用裁纸刀将聚酯纤维膜类纸，型号为dl42裁为1cm×1cm大小，用20ml0.2mol/l的hcl进行酸化处理，振荡20min后倒掉hcl，用超纯水冲洗，以去除残留的hcl溶液，取15mlcdteqds溶液与6mledc混合振荡10min，倒入放有已酸化纤维纸的培养皿中，加入6mlnhs，静置1h后振荡16h，用超纯水冲洗三次去掉多余的量子点。该过程注意避光，防止荧光猝灭。

s2：mip的制备

经过上述处理后，加入20ml乙醇、50μlteos，振荡4h。加入6mgrhb固体振荡反应半小时。然后依次加入10mg模板分子(2,4-d)、50μlaptes、100μl氨水和50μlteos，继续振荡反应4h。用超纯水冲洗三次后，加入8ml甲醇和2ml0.01m乙酸洗脱模板1h，再用水冲洗三次，得到mip，将mip置于4℃避光保存。

s3：将mip安装到纸芯片载体上

将由疏水蜡处理得到的纤维素纸折叠得到的三层微流控纸芯片载体50℃烘30s，将mip安装到载体上4℃保存备用，制得比率型荧光纸芯片。

实施例2

一种基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片的制备方法，包括以下步骤：

s1：将cdteqds接枝到纸上

先进行溶液的配制工作，配制100ml1mm的mes缓冲溶液，且令其ph为5.2，以mes缓冲溶液为溶剂分别配制20mg/ml的edc溶液和10mg/l的nhs溶液各20ml备用，用裁纸刀将聚酯纤维膜类纸，型号为dl42裁为1cm×1cm大小，用20ml0.2mol/l的hcl进行酸化处理，振荡15min后倒掉hcl，用超纯水冲洗，以去除残留的hcl溶液，取15mlcdteqds溶液与6mledc混合振荡10min，倒入放有已酸化纤维纸的培养皿中，加入6mlnhs，静置1h后振荡15h，用超纯水冲洗三次去掉多余的量子点。该过程注意避光，防止荧光猝灭。

s2：mip的制备

经过上述处理后，加入15ml乙醇、50μlteos，振荡3h，加入6mgrhb固体振荡反应20min，然后依次加入12mg模板分子(2,4-d)、50μlaptes、100μl氨水和50μlteos，继续振荡反应3h，用超纯水冲洗三次后，加入8ml甲醇和2ml0.01m乙酸洗脱模板1h，再用水冲洗三次，得到mip，将mip置于4℃避光保存。

s3：将mip安装到纸芯片载体上

将由疏水蜡处理得到的纤维素纸折叠得到的三层微流控纸芯片载体50℃烘30s，将mip安装到载体上4℃保存备用，制得比率型荧光纸芯片。

实施例3

一种基于聚酯纤维膜的比率型荧光纸芯片的制备方法，包括以下步骤：

s1：将cdteqds接枝到纸上

先进行溶液的配制工作，配制100ml1mm的mes缓冲溶液，且令其ph为5.2，以mes缓冲溶液为溶剂分别配制20mg/ml的edc溶液和10mg/l的nhs溶液各20ml备用，用裁纸刀将聚酯纤维膜类纸，型号为dl42裁为1cm×1cm大小，用20ml0.2mol/l的hcl进行酸化处理，振荡25min后倒掉hcl，用超纯水冲洗，以去除残留的hcl溶液，取9mlcdteqds溶液与6mledc混合振荡10min，倒入放有已酸化纤维纸的培养皿中，加入6mlnhs，静置1h后振荡17h，用超纯水冲洗三次去掉多余的量子点。该过程注意避光，防止荧光猝灭。

s2：mip的制备

经过上述处理后，加入10ml乙醇、50μlteos，振荡5h，加入6mgrhb固体振荡反应40min，然后依次加入8mg模板分子(2,4-d)、50μlaptes、100μl氨水和50μlteos，继续振荡反应5h，用超纯水冲洗三次后，加入8ml甲醇和2ml0.01m乙酸洗脱模板1h，再用水冲洗三次，得到mip，将mip置于4℃避光保存。

s3：将mip安装到纸芯片载体上

将由疏水蜡处理得到的纤维素纸折叠得到的三层微流控纸芯片载体50℃烘30s，将mip安装到载体上4℃保存备用，制得比率型荧光纸芯片。

上述实施例1～3制得的比率型荧光纸芯片性能近似，下面仅以实施例1为例，对本发明作进一步说明。

对不同纸与荧光材料结合能力进行考察，如图2所示，其中(a)五种不同纸结合cdteqds洗脱前后的荧光强度；(b)五种纸结合rhb洗脱前后的荧光强度；(c)三种聚酯纤维膜纸(包括dl42)结合cdteqds洗脱前后的荧光强度；(d)三种聚酯纤维膜纸(包括dl42)结合rhb洗脱前后的荧光强度，从洗脱前后的荧光强度保留程度来看，图2(a)和(b)显示出聚酯纤维膜类纸(dl42)与其他类别的纸相比与cdteqds有较强的结合能力，更适宜于rhb结合，图2(c)和(d)是对三种聚酯纤维膜类纸(dl42、vl98、vl78)的进一步考察，并且对存在正反面差异的vl98、vl78进行了研究，结果显示dl42与两种荧光物质均有较好的结合效果，vl98虽然与cdteqds结合效果较好但其存在正反面差异，vl78的结合度虽无正反差异但结合度都较差，由上述结果可知，dl42为合适的纸基材料。

使用尿素、sds(十二烷基硫酸钠)、nacl对本发明cdteqds和rhb与dl42纸的接枝原理进行考察，其中图3(a)为对cdteqds(a)与dl42纸的接枝原理的考察，图3(b)为对rhb与dl42纸的接枝原理的考察，尿素、sds、nacl分别对应氢键、疏水相互作用和静电相互作用，由图3(a)中可得溶质cdteqds与dl42纸之间的作用力主要是静电相互作用，而图3(b)可得溶质rhb不仅通过静电相互作用和纸结合，它们还有氢键和疏水相互作用，但其中以静电相互作用为主。

图4是原始裸纸、cdteqds单荧光纸芯片以及mip的sem结果，在mip的sem图中可以看到明显的硅材料存在，说明荧光分子印迹纸成功合成；响应时间测定结果为图5(a)，从图中可以看出响应时间短，体现了其快速检测优良性能；随着2,4-d浓度的增加，荧光滴定光谱如图5(b)，两种荧光信号的变化表明本发明制得的比率型荧光纸芯片能够用于检测2,4-d，且具有较好的灵敏度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。