熒光探針及其合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水溶性聚合物Hg2+熒光探針及其合成方法，基于羅丹明6G和 PNIPAM而獲得，以水相檢測的方式檢測待測水體中的Hg2+，在完成檢測后能夠被從待測水 體中分離出來，屬于熒光比色化學傳感器微量分析技術領域。 技術背景
[0002] 無論是汞元素還是汞離子，進入環境后都能夠由細菌通過生物甲基化反應轉化為 甲基汞。而甲基汞能夠通過食物鏈進入人體，嚴重損害人體健康，甚至危及生命。監測水體 是否發生汞污染的技術有多種，其中一種是熒光比色化學傳感器檢測技術。該技術能夠在 線檢測待測體系，根據由熒光比色化學傳感器獲得的熒光信號獲得檢測結果，選擇性好，并 且靈敏度高，因而檢出限低。作為熒光探針的傳感物質為有機小分子化合物，包括羅丹明衍 生物、熒光素類衍生物、冠醚、杯芳烴、撲啉、多肽等，例如采用羅丹明硫酰肼，由紫外光激發 獲得熒光信號，熒光響應速度快，使得檢測能夠在線進行，實時完成。并且，在完成檢測后， 通過逆向反應恢復熒光探針的原來狀態，再由色譜法等方法使之與待測體系分離，從而得 以循環使用。
[0003] 然而，所述基于有機小分子的熒光比色化學傳感器檢測技術存在以下缺點：
[0004] 1、不能實現真正意義的水相檢測。因為，這些有機小分子化合物在水中的溶解性 較差，需要在檢測過程中加入大量能夠與水互溶的有機溶劑，如乙醇、乙氰等，不僅增加額 外材料消耗，也因此降低了檢測靈敏度。
[0005] 2、不易將熒光探針與待測體系分離。因為，雖然可以采用色譜法等方法實現分離， 但是，需要借助特殊儀器并采取復雜措施，分離成本也大幅增加。
[0006] 在現有技術中，也有將羅丹明與水溶性聚合物結合獲得一種羅丹明衍生物的方 案，其制備方法步驟繁瑣，制備難度較大。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于通過羅丹明與水溶性聚合物結合，能夠很容易地獲得一種熒光 比色化學傳感物質，采用該物質能夠直接以水相檢測的方式檢測待測體系中的Hg 2+，不僅具 有高選擇性、低檢出限，而且能夠在完成檢測后很容易地與待測體系分離。為此，我們發明 了一種水溶性聚合物Hg 2+熒光探針及其合成方法。
[0008] 本發明之水溶性聚合物Hg2+熒光探針是一種羅丹明衍生聚合物，其特征在于，其 構成部分包括羅丹明6G骨架、陰離子鍵合結構單元及聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM)，所述 羅丹明衍生物其結構式如下：
[0009]
[0010] 其中，η為大于零的整數，分子量為2300~12100。
[0011] 本發明之水溶性聚合物Hg2+熒光探針合成方法其特征在于，首先，以羅丹明6G 為原料，與水合肼反應制得含有氨基的羅丹明6G內酯環；然后，將所述含有氨基的羅丹明 6G內酯環與α -溴代異丁酰溴反應，制得遠端含有羅丹明6G內酯環的引發劑；最后，采用 ATRP (原子轉移自由基聚合法），由所述引發劑引發N-異丙基丙烯酰胺單體聚合，所述引發 劑與所述單體的摩爾比為1:20~80,制備出分子量為2300~12100的水溶性聚合物Hg 2+ 熒光探針。
[0012] 相比于現有技術，采用本發明之方法能夠很容易地制備出最終產物水溶性聚合物 Hg2+熒光探針，如前所述，由遠端含有羅丹明6G內酯環的引發劑通過成熟的ATRP方法引發 N-異丙基丙烯酰胺單體聚合即完成制備。
[0013] 熒光探針分子量對熒光比色化學傳感器檢測技術的檢測效果有直接和明顯的影 響，當分子量過低時，熒光探針的溶解度降低，其中的聚N-異丙基丙烯酰胺的溫敏性不能 表現出來；當分子量過高時，由于圍繞在含有氨基的羅丹明6G內酯環本體附近的N-異丙基 丙烯酰胺的鏈過長，會降低檢測靈敏度，從而抬高檢出限。鑒于此，本發明將本發明之水溶 性聚合物Hg 2+熒光探針的分子量控制在2300~12100范圍內。
[0014] 聚N-異丙基丙烯酰胺具有典型的溫敏性，由于該物質的引入，使得本發明之水溶 性聚合物Hg 2+熒光探針獲得良好的溫敏性。這一特點使得本發明獲得兩方面的技術效果。 一是水相檢測，二是熒光探針的回收。具體說來，在最低臨界溶解溫度（LSCT)以下時，所述 水溶性聚合物Hg 2+熒光探針表現出親水性，在水相的待測體系中充分溶解，二者呈現為均 相，這一點由此時加入了所述水溶性聚合物Hg 2+熒光探針的待測體系所具有的光的高透過 率印證，如圖1所示，此時即可進行待測體系的熒光比色化學傳感器檢測。當檢測完畢后， 只需將加入了所述水溶性聚合物Hg 2+熒光探針的待測體系升溫至最低臨界溶解溫度以上， 此時，所述水溶性聚合物Hg2+熒光探針變現出疏水性，從待測體系中析出，二者呈現為異 相，這一點由此時加入了所述水溶性聚合物Hg 2+熒光探針的待測體系所具有的光的低透過 率印證，如圖1所示。如果將加入了所述水溶性聚合物Hg2+熒光探針的待測體系的溫度在 最低臨界溶解溫度上下切換，如25°C、50°C，即可重復再現所述水溶性聚合物Hg 2+熒光探針 的親水性和疏水性，如圖2所示。當溫度為50°C時，即可以過濾的方式，直接將所述水溶性 聚合物Hg 2+熒光探針與待測體系分離，不僅避免二次污染，而且實現了所述水溶性聚合物 Hg2+熒光探針的循環利用，檢測過程無試劑消耗，實現了熒光探針的器件化。
[0015] 以下實驗說明本發明之水溶性聚合物Hg2+熒光探針具有非常高的選擇性。準確稱 取干燥后的水溶性聚合物Hg 2+熒光探針配成濃度為0. 2g/L的溶液，采用pH = 7. 00的HEPES 緩沖溶液，依次向所述溶液中分別加入等體積、濃度均為IX l(T3m〇l/L的NaCl、KCl、AgCl、 BaCl2、CaCl2、CdCl2、CuCl2、MgCl 2、MnCl2、Hg (ClO4) 2溶液，同時由 500nm 波長的光激發，產生 峰值位于550nm的熒光，依次測試熒光強度，只有在Hg2+出現時，才有強熒光突現，如圖3所 示，說明本發明之水溶性聚合物Hg 2+熒光探針對Hg 2+具有非常高的選擇性。
[0016] 以下實驗說明本發明之水溶性聚合物Hg2+熒光探針具有非常低的檢出限。該實驗 測試了 Hg2+濃度不同的待測體系對水溶性聚合物Hg2+熒光探針的熒光響應。準確稱取干燥 后的水溶性聚合物Hg 2+熒光探針配成濃度為0. 2g/L的溶液，采用pH = 7. 00的HEPES