一种可识别微丝菌的能量共振体系及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明用于污水处理领域中微生物检测，尤其是一种可识别微丝菌的能量共振体系及其制备方法。
【背景技术】
[0002]活性污泥法是常用的一种污水处理方法，但污泥膨胀问题一直是困扰污水处理厂正常运行的一个世界性难题。活性污泥膨胀由丝状菌过度生长引起的丝状膨胀和非丝状膨胀。微丝菌是污泥起泡和膨胀过程中最常见的一种丝状菌，特别是涉及营养物去除的污水处理系统中，因而对这类丝状菌进行鉴别研究，对污泥膨胀现象的预警和控制具有重要意义。
[0003]CN201410225878.5根据J.L.Nielsen等人发现微丝菌表面具有一定的疏水性。制备了长碳咔唑盐类化合物对微丝菌进行识别。识别用荧光探针浓度为lOymol/L;使用浓度较高;且荧光探针量子产率低。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种可识别微丝菌的能量共振体系及其制备方法，利用能量共振体系将量子点的能量转移给荧光探针，实现超低探针浓度对微丝菌的识别。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种可识别微丝菌的能量共振体系的制备方法，包括以下步骤:
[0006](I)碲化镉量子点的制备:按照超纯水:碲粉:硼氢化钠=(180-220 )ml:lg:0.45-1.6g的比例加入到反应釜中，氮气置换三次，40-50 0C反应20-40分钟，得到前驱体；
[0007]按照氯化镉:巯基乙酸:超纯水:=Ig: 0.45-1.6g:( 1800-2200)ml的比例加入到反应釜中，用氮气置换三次，然后按照氯化镉:前驱体=0.025g: 0.8-5ml，加入上述制备的前驱体，水浴加热至回流，停止加热，降温待用，此为量子点水溶液；
[0008](2)具有长疏水链的长链烷基罗丹明荧光探针制备
[0009]按照N，N-二甲氨基酮酸:3-(单或双)长链烷氨基-苯酚:甲基磺酸=Immo 1:1-1.25mmol:5-10ml的比例加入到反应釜中，在N2保护下，加热至85-100°C反应，10-16小时后停止反应，降至室温后加入甲基磺酸体积10倍的冰水，用饱和碳酸钠溶液中和至pH = 5-7，过滤，将滤饼真空干燥得粗品，经柱层析分离，得长链烷基罗丹明；
[0010](3)能量共振体系的建立
[0011]在50-100ymol/L的季铵盐水溶液中，加入上述制备的量子点水溶液使其终浓度为
0.l-lymol/L，加入上述长链烷基罗丹明荧光探针使其终0.05-0.lymol/L，震荡I分钟，能量共振?谷液制备完成。
[0012]所述步骤(I)中水浴加热至回流3-30分钟。
[0013]所述3_(单或双)长链烷氨基-苯酚为3-辛烷氨基-苯酚、3-双辛烷氨基-苯酚、3-十二烧氨基-苯酸、3-双十二烧氨基-苯酸、3-十六烧氨基-苯酸和3-双十六烧氨基-苯酸。
[0014]所述季铵盐为四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或苄基三乙基氯化铵。
[0015]所述步骤(2)中，柱层析所用溶剂体积比甲醇:二氯甲烷=1:20。
[0016]上述的方法制备的可识别微丝菌的能量共振体系。
[0017]本发明的有益效果是:所制备的长链烷基罗丹明，荧光量子产率高(通过测定，量子产率为110 % (以罗丹明B乙醇溶液495nm激发量子产率89 %为标准)。能量共振后，识别微丝菌用的探针浓度低至0.05-0.ΙΟμπιοΙ/L，比专利CN201410225878.5的探针使用浓度降低200倍。
【附图说明】
[0018]图1为本发明能量共振体系对微丝菌识别后荧光显微镜镜检图；
[0019]图2为本发明的能量共振荧光光谱图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0021]本发明的可识别微丝菌的能量共振体系及其制备方法，先制备碲化镉量子点和具有长疏水链的长链烷基罗丹明荧光探针，包括以下步骤:
[0022](I)碲化镉量子点的制备:按照超纯水:碲粉:硼氢化钠=(180-220 )ml:lg:0.45-1.6g的比例加入到反应釜中，氮气置换三次，40-50 0C反应20-40分钟，得到前驱体；
[0023]按照氯化镉:巯基乙酸:超纯水:=Ig: 0.45-1.6g:( 1800-2200)ml的比例加入到反应釜中，用氮气置换三次，然后按照氯化镉:前驱体=0.025g: 0.8-5ml，加入上述制备的前驱体，水浴加热至回流，停止加热，降温待用，此为量子点水溶液；
[0024](2)具有长疏水链的长链烷基罗丹明荧光探针制备
[0025]按照N，N-二甲氨基酮酸:3-(单或双)长链烷氨基-苯酚:甲基磺酸=Immo 1:1-
1.25mmol:5-10ml的比例加入到反应釜中，在N2保护下，加热至85-100°C反应，10-16小时后停止反应，降至室温后加入甲基磺酸体积10倍的冰水，用饱和碳酸钠溶液中和至pH = 5-7，过滤，将滤饼真空干燥得粗品，经柱层析分离，得长链烷基罗丹明；
[0026](3)能量共振体系的建立
[0027]在50-100ymol/L的季铵盐水溶液中，加入上述制备的量子点水溶液使其终浓度为
0.l-lymol/L，加入上述长链烷基罗丹明荧光探针使其终0.05-0.lymol/L，震荡I分钟，能量共振?谷液制备完成。
[0028]所述步骤(I)中水浴加热至回流3-30分钟。
[0029]所述3_(单或双)长链烷氨基-苯酚为3-辛烷氨基-苯酚、3-双辛烷氨基-苯酚、3-十二烧氨基-苯酸、3-双十二烧氨基-苯酸、3-十六烧氨基-苯酸和3-双十六烧氨基-苯酸。
[0030]所述季铵盐为四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或苄基三乙基氯化铵。
[0031]所述步骤(2)中，柱层析所用溶剂体积比甲醇:二氯甲烷=1:20。
[0032]上述的方法制备的可识别微丝菌的能量共振体系。
[0033]分别如图1和图2所示。图1为本发明能量共振体系对微丝菌识别后荧光显微镜镜检图；图2为本发明的能量共振荧光光谱图，说明本申请所制得的具有长疏水链的荧光探针可很好地识别微丝菌。
[0034]实施例1
[0035]丨、量子点制备
[0036]在1ml的反应瓶中加入4.6ml超纯水、0.0255g的碲粉和0.0126g的硼氢化钠，氮气置换三次，40度反应20分钟备用(前驱体，下同)。
[0037]在装有搅拌子的10ml的单口瓶中加入0.0255g的氯化镉、0.0126g的巯基乙酸和46ml超纯水，用氮气置换三次，加入Iml前驱体，水浴加热至回流5分钟即停止加热，降温待用。
[0038]2、探针的制备
[0039]向装有搅拌子的10ml四口烧瓶中加入N，N-二甲氨基酮酸0.285g (1.0Ommo 1),3-辛氨基-苯酚0.22g(l.0Ommol)和甲基磺酸5ml。在犯保护下，加热至85°C反应。10小时后停止反应，降至室温后加入50ml冰水，用饱和碳酸钠溶液中和至pH= 5，过滤，将滤饼真空干燥得粗品。干法上样经柱层析(甲醇:二氯甲烷= l:20，v/v)分离，得单辛烷基罗丹明(0.266g，56.5%)o
[0040]3、能量共振体系的建立以及对微丝菌的识别
[0041 ]以ΙΟΟμπιοΙ/L的四丁基溴化铵水溶液为基液配制10个Iml的共振溶液，共振溶液的量子点终浓度为1.(^11101/1时，探针的终浓度分别为0、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、
0.0375、0.05、0.075、0.125ymol/L;把10个样品震荡I分钟后进行荧光测试，确定能量共振发生(见图2)。选择荧光探针浓度为0.05ymol/L的共振溶液加入含有微丝菌的污泥摇匀后进行标记识别。标记后的微丝菌在荧光显微镜下显示红色丝状物，标记成功。
[0042]实施例2
[0043]丨、量子点制备
[0044]在1ml的反应瓶中加入5.6ml超纯水、0.0255g的碲粉和0.0378g的硼氢化钠，氮气置换三次，45度反应40分钟备用。
[0045]在装有搅拌子的10ml的单口瓶中加入0.0255g的氯化镉、0.0378g的巯基乙酸和56ml超纯水，用氮气置换三次，加入5ml前驱体，水浴加热至回流10分钟即停止加热，降温待用。
[0046]2、探针的制