本發(fā)明涉及一種基于兩親性溫敏嵌段共聚物的傳感器及其制備方法和應(yīng)用，屬于化學(xué)熒光材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋁元素是已知地殼中含量最豐富的金屬元素，然而它并不是人體必需元素。長(zhǎng)期高濃度的鋁離子的攝入會(huì)導(dǎo)致諸如神經(jīng)系統(tǒng)損傷，聽力下降，記憶力衰退，老年癡呆癥等疾病。然而現(xiàn)實(shí)生活中，含鋁食品添加劑，含鋁廚具的使用將人類健康暴露在鋁離子的危害之中。鋅元素是人體必須微量元素之一，在人體生長(zhǎng)發(fā)育，生殖遺傳，免疫，內(nèi)分泌等生理過程中扮演了極其重要的角色。缺鋅會(huì)導(dǎo)致諸如代謝不平衡，兒童發(fā)育遲緩，腦功能紊亂，高膽固醇和各種神經(jīng)退行性疾病像阿爾茨海默氏病，癲癇，缺血性中風(fēng)等疾病。

因此，在生物組織和生物體中的高靈敏度和有效性的鋁離子和鋅離子檢測(cè)和造影至關(guān)重要。到目前為止國(guó)內(nèi)外的科研工作者研究了大量基于香豆素，二吡咯，喹啉，羅丹明B，蒽和熒光素的熒光或比色化學(xué)傳感器。這些傳感器中不乏攻克了金屬離子傳感器水溶性差，生物相容性弱，靈敏度可靠性低，檢測(cè)限高等缺點(diǎn)的，然而大部分仍存在或多或少的此類問題。開發(fā)新型兼具水溶性，高靈敏度，生物相容性的光化學(xué)傳感器是目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn). 但是對(duì)傳統(tǒng)的光化學(xué)傳感器而言實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的功能很多難點(diǎn)無法克服。

近年來，自組裝概念已經(jīng)被引入到離子選擇性的化學(xué)傳感器領(lǐng)域中，通過利用表面活性劑膠束以及功能化的納米粒子作為響應(yīng)的基體，以實(shí)現(xiàn)功能的協(xié)同性以及更廣泛的適應(yīng)性。當(dāng)用化學(xué)方法將金屬離子識(shí)別單元整合到刺激響應(yīng)性的雙親水性嵌段共聚物中，這套新的檢測(cè)系統(tǒng)可以具備一些新的潛在功能，包括良好的水溶性，更高的檢測(cè)靈敏度，極佳的生物相容性等。生物體疾病部位，污染水體，污染食品中通常會(huì)存在溫度或pH異常問題，新的檢測(cè)系統(tǒng)一旦受到此類刺激像溫度和pH值的改變便會(huì)在水溶液中自動(dòng)自組裝成聚集體。在自組裝聚集體疏水端的傳感系統(tǒng)由于光量子產(chǎn)率的提高能實(shí)現(xiàn)熒光信號(hào)的放大從而極大地提高檢測(cè)限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種新型的基于兩親性溫敏嵌段共聚物的鋁鋅金屬離子多選擇熒光化學(xué)傳感器的制備方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是將該新型共聚物熒光探針用于實(shí)際生物制品（牛奶、豬肝）中鋁鋅離子的定性和定量檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明首先提供一種新型的基于溫敏型共聚物的鋁鋅金屬離子多選擇熒光化學(xué)傳感器，名稱為PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅探針，其中，PEO表示聚乙二醇單甲醚，b表示嵌段共聚，NIPAM表示N-異丙基丙烯酰胺，co表示隨機(jī)共聚，SHMA表示基于水楊醛腙的熒光探針。

其結(jié)構(gòu)式如下：

上述熒光探針的制備方法如下：

（1）水楊醛腙SH的制備：

將(1.18 g, 20.00 mmol)水合肼溶于乙醇(20.00 mL)中，滴加水楊醛(2.45 g, 20.00 mmol)和乙醇(10.00 mL)的混合溶液，滴加完畢后反應(yīng)溫度升高至60.0-70.0 ℃，反應(yīng)30-60 min。反應(yīng)結(jié)束后除去溶劑得到粗產(chǎn)品，用冷乙醚(20.00 mL)洗滌粗產(chǎn)品三次，得到白色鱗片狀固體產(chǎn)物(2.04 g, 產(chǎn)率: 75 %)。

所述水楊醛腙SH的制備方法參照文獻(xiàn)。

（2）基于水楊醛腙的熒光探針SHMA的制備：

將水楊醛腙溶解在干燥過的CH₂Cl₂中，冰水浴中滴加甲基丙烯酰氯；

回流反應(yīng)；有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥，并過濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到粗制品，最后粗產(chǎn)品過硅膠柱，展開劑為二氯甲烷，得到灰綠色固體粉末。

步驟（2）中所述的水楊醛腙、CH₂Cl₂和甲基丙烯酰氯的用量比例為：1.50 g：20.00 mL：3.45 g。

步驟（2）中所述回流反應(yīng)的條件為25.0-30.0 ℃下回流反應(yīng)2-3 h。

（3）RAFT試劑BTPA的制備

將3-巰基丙酸(MPA) (2.50 ml, 28.65 mmol)滴加到KOH (1.84 mol/L, 31.25

mL)水溶液中, 然后滴加CS₂ (3.65mL, 28.65 mmol)。室溫下攪拌4-6 h，滴加溴化芐(4.95 g, 28.65 mmol)，加熱到80.0-85.0 ℃反應(yīng)10-14 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，加入氯仿(90.00 mL)萃取，隨后加入過量鹽酸酸化，并用蒸餾水洗滌反復(fù)有機(jī)相，蒸干溶劑，得到黃色固體。

所述RAFT試劑BTPA的制備方法參照文獻(xiàn)。

（4）基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑的制備

將聚乙二醇單甲醚(5.00 g, 1.00 mmol)溶解在無水甲苯(25.00 mL)中，混合物

在50.0-60.0 ℃下共沸蒸餾除去大部分溶劑。然后將干燥過的BTPA (0.55 g, 2.00 mmol)和CH₂Cl₂ (50.00 mL)加入到聚乙二醇單甲醚中。冰水浴冷卻到0.0-5.0 ℃。然后緩慢滴加DCC (0.42 g, 2.00 mmol)，DMAP (25 mg, 0.20 mmol)和CH₂Cl₂ (10.00 mL)的混合液，1-2 h滴加完畢。反應(yīng)混合液在室溫下攪拌48-50 h。過濾除去不溶鹽，旋蒸蒸干濾液。然后在過量冷乙醚中沉淀得到固體粉末，固體粉末溶解-沉淀3次。室溫下將固體粉末放置真空干燥中干燥一夜，得到淡黃的固體粉末(4.80 g, 產(chǎn)率: 62 %)。

所述大分子鏈轉(zhuǎn)移劑的制備方法參照文獻(xiàn)。

（5）基于兩親性溫敏嵌段共聚物的水楊醛腙類熒光探針PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅的制備：

在單口燒瓶中，加入磁子、NIPAM、SHMA、基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑、

AIBN、和1, 4-二氧六環(huán)進(jìn)行混合；混合液經(jīng)冷凍-抽氣-融化循環(huán)后在真空下密封；油浴中反應(yīng)后，在液氮中淬滅；用1, 4-二氧六環(huán)稀釋，混合液在過量乙醚中沉淀-溶解循環(huán)反復(fù)幾次；得到的PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅為淡黃色固體粉末。

步驟（5）中所述加入的NIPAM 、SHMA、基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑、AIBN和1, 4-二氧六環(huán)的質(zhì)量比為0.91 g：60.00 mg：0.42 g：2 mg：1.4 g。

步驟（5）中所述油浴反應(yīng)條件為70-75 ℃油浴中反應(yīng)1.0-1.5 h。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是將該新型共聚物熒光探針用于實(shí)際生物制品（牛奶、豬肝）中鋁鋅離子的定性和定量檢測(cè)。

本發(fā)明合成了一種新型的基于雙親水性嵌段共聚物的光化學(xué)傳感器，并在溫敏性鏈端中標(biāo)記基于水楊醛的Al³⁺和Zn²⁺識(shí)別基元，(PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA₆₅)。它可以作為溫度和金屬離子響應(yīng)的多功能化學(xué)傳感器。此外，溫度誘導(dǎo)鏈段塌縮后，溫敏性的在水溶液中會(huì)自發(fā)的自組裝，熒光響應(yīng)基元將包埋到疏水核中。由于疏水的內(nèi)核相對(duì)于單鏈溶解會(huì)降低染料所處環(huán)境的極性，從而提高染料的量子產(chǎn)率，可以進(jìn)一步提高其對(duì)和的檢測(cè)靈敏度。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明中所設(shè)計(jì)合成的共聚物熒光探針具有極佳的水溶性，溫度響應(yīng)性，生物相容性，

多選擇性和靈敏度。值得一提的是，能通過熒光的顏色和不同時(shí)間點(diǎn)的熒光強(qiáng)度來區(qū)別

Al³⁺和Zn²⁺。

（2）本發(fā)明中熒光探針能對(duì)Al³⁺或Zn²⁺快速識(shí)別，熒光強(qiáng)度會(huì)隨著Al³⁺或Zn²⁺的加入有迅速而明顯的增強(qiáng)，對(duì)Al³⁺熒光能在5 min內(nèi)能達(dá)到穩(wěn)定，對(duì)Al³⁺熒光能在10 s內(nèi)能達(dá)到穩(wěn)定，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間。

（3）本發(fā)明中共聚物熒光探針對(duì)Al³⁺或Zn²⁺的定性和定量檢測(cè)有很強(qiáng)的抗干擾能力，即使在其他離子存在下，也能對(duì)Al³⁺/Zn²⁺進(jìn)行有效識(shí)別。

（4）本發(fā)明中共聚物熒光探針對(duì)Al³⁺或Zn²⁺檢測(cè)的靈敏度很高，25.0 ℃測(cè)量的檢出限分別低至5.23(Al³⁺)和11.99(Zn²⁺) ppb；40.0 ℃測(cè)量的檢出限甚至達(dá)到了2.14(Al³⁺)和8.71(Zn²⁺) ppb。

（5）本發(fā)明中共聚物熒光探針能應(yīng)用于生物制品提取液，如在牛奶、豬肝提取液環(huán)境中中

的Al³⁺或Zn²⁺進(jìn)行有效的識(shí)別和檢測(cè)，通過加標(biāo)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了測(cè)量方法的可靠性，加標(biāo)回收率在98.79-101.45 %之間，證明了該探針的確可應(yīng)用于生物制品提取液的檢測(cè)。

附圖說明

圖1為SH (a)、SHMA(b)、BTPA(c)、基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(d)、PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅(e)的核磁氫譜(1H NMR)圖。

圖2為基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(a)、PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅(b)四氫呋喃相的分子量及其分布圖。

圖3為Al³⁺(a)和Zn²⁺(b)的熒光圖譜(1)和熒光強(qiáng)度變化圖(2)。

圖4為加入K⁺, Na⁺, Li⁺, Co²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Al³⁺后的熒光譜圖(a)和相對(duì)熒光強(qiáng)度圖。

圖5為分別加入K⁺, Na⁺, Li⁺, Co²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Al³⁺后在 365 nm波長(zhǎng)紫光燈下的圖。

圖6為Al³⁺(a)和Zn²⁺(b)與8其他金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖7為8倍當(dāng)量Zn²⁺或Al³⁺加入后不同時(shí)間點(diǎn)的熒光譜圖，a：10 s; b：12 h。

圖8為Zn²⁺或Al³⁺加入后熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化圖，a：0-350s;b：0-18 h。

圖9為透過率與溫度的依賴關(guān)系圖(a)和透光率減小的機(jī)理示意圖(b)。

圖10為0.1 g/L的PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅水溶液動(dòng)態(tài)光散射平均強(qiáng)度流體力學(xué)分布圖。

圖11為共聚物探針溶液中加入8倍當(dāng)量的Al³⁺或Zn²⁺后的熒光強(qiáng)度變化圖；其中，a：Al³⁺；b：Zn²⁺。

圖12為共聚物探針溶液中加入8倍當(dāng)量的Al³⁺或Zn²⁺后的熒光強(qiáng)度隨溫度變化圖；其中a： 25.0 ℃,b：40.0 ℃。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖說明對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：水楊醛腙SH的制備

參考文獻(xiàn)（G. L. Backes，D. M. Neumann，B. S. Jursic, Synthesis and antifungal activity of substituted salicylaldehyde hydrazones, hydrazides and sulfohydrazides, Bioorg. Med. Chem. 22(17) (2014) 4629-4636.）進(jìn)行.

將(1.18 g, 20.00 mmol)水合肼溶于乙醇(20.00 ml)中，滴加水楊醛(2.45 g, 20.00 mmol)和乙醇(10.00 ml)的混合溶液，滴加完畢后反應(yīng)溫度升高至70.0 ℃，反應(yīng)30 min。反應(yīng)結(jié)束后除去溶劑得到粗產(chǎn)品，用冷乙醚(20.00 ml)洗滌粗產(chǎn)品三次，得到白色鱗片狀固體產(chǎn)物(2.04 g, 產(chǎn)率: 75 %)。¹H NMR (CDCl₃, δ, ppm; Fig. S1 (a)): 8.71 (1H, ArCH=N-), 7.31-7.44 (1H, -C(CH₃)=CHH), 6.92-7.07 (4H, ArH)。

實(shí)施例2：基于水楊醛腙的熒光探針SHMA的制備

將水楊醛腙(1.50 g, 11.00 mmol)溶解在干燥過的CH₂Cl₂ (20.00 ml)中，冰水浴中滴加甲基丙烯酰氯(3.45 g, 33.00 mmol)。25.0 ℃下回流反應(yīng)3 h。有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥，并過濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到粗制品，最后粗產(chǎn)品過硅膠柱，展開劑為二氯甲烷，得到灰綠色固體粉末。¹H NMR (CD₃OD, δ, ppm; Fig. 2): 8.48 (1H, ArCH=N-), 6.96-7.44 (4H, ArH), 5.85 (1H, -C(CH₃)=CHH), 5.58 (1H, -C(CH₃)=CHH), 2.04 (3H, CH₃C-)。

實(shí)施例3：RAFT試劑BTPA的制備

參照文獻(xiàn)（J. Skey，R. K. O'Reilly, ChemInform Abstract: Facile One-Pot Synthesis of a Range of Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Agents, Chem Commun. 40(4) (2009) 4183-4185.）進(jìn)行：

將3-巰基丙酸(MPA) (2.50 ml, 28.65 mmol)滴加到KOH (1.84 mol/L, 31.25 ml)水溶液中, 然后滴加CS₂ (3.65ml, 28.65 mmol)。室溫下攪拌5 h，滴加溴化芐(4.95 g, 28.65 mmol)，加熱到80.0 ℃反應(yīng)12 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，加入氯仿(90.00 ml)萃取，隨后加入過量鹽酸酸化，并用蒸餾水洗滌反復(fù)有機(jī)相，蒸干溶劑，得到黃色固體(3.20 g, 產(chǎn)率:40.9 %)。¹H NMR (CDCl₃, δ, ppm, TMS; Fig. 2): 7.33 (5H, ArH), 4.64 (2H, ArCH₂-), 3.65 (2H, -C(=S)SCH₂-), 2.88 (452H, -C(=S)SCH₂CH₂CO-)。

實(shí)施例4：基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑的制備

參照文獻(xiàn)（J. M. Hu, C. H. Li, S. Y. Liu, Hg²⁺-reactive double hydrophilic block copolymer assemblies as novel multifunctional fluorescent probes with improved performance, LANGMUIR. 26(2) (2010) 724-729.）進(jìn)行：

將聚乙二醇單甲醚(5.00 g, 1.00 mmol)溶解在無水甲苯(25.00 mL)中，混合物在50.0 ℃下共沸蒸餾除去大部分溶劑。然后將干燥過的BTPA (0.55 g, 2.00 mmol)和CH₂Cl₂(50.00 mL)加入到聚乙二醇單甲醚中。冰水浴冷卻到0.0 ℃。然后緩慢滴加DCC (0.42 g, 2.00 mmol)，DMAP (25 mg, 0.20 mmol)和CH₂Cl₂ (10.00 mL)的混合液，1 h滴加完畢。反應(yīng)混合液在室溫下攪拌48 h。過濾除去不溶鹽，旋蒸蒸干濾液。然后在過量冷乙醚中沉淀得到固體粉末，固體粉末溶解-沉淀3次。室溫下將固體粉末放置真空干燥中干燥一夜，得到淡黃的固體粉末(4.80 g, 產(chǎn)率: 62 %)。GPC測(cè)試結(jié)果顯示數(shù)均分子量(Mn)為7.7 kDa，分子量分布(Mw/Mn)為1.06。¹H NMR (CDCl₃, δ, ppm, TMS; Fig. S2): 7.33 (5H, ArH), 4.60 (2H, ArCH₂-), 4.27 (2H, -CH₂OCOCH₂-), 3.83-3.58 (452H, -CH₂CH₂O-), 3.54 (3H, CH₃O-), 3.38 (2H, -CH₂OCOCH₂CH₂SC(=S)-), 2.82 (2H, -CH₂OCOCH₂CH₂SC-(=S)-)。

實(shí)施例5：基于兩親性溫敏嵌段共聚物的水楊醛腙類熒光探針PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅的制備:

用RAFT方法合成SHMA標(biāo)記的DHBCs，PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅方法如下：在單口燒瓶中，加入磁子，NIPAM (0.91 g, 8.00 mmol)，SHMA (60.00 mg, 0.04 mmol)，基于聚乙二醇單甲醚的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑 (0.42 g, 0.08 mmol)，AIBN (2 mg, 12 umol)和1, 4-二氧六環(huán) (2.0 g)?；旌弦航?jīng)三次冷凍-抽氣-融化循環(huán)后在真空下密封。75 ℃油浴中反應(yīng)1.2 h后，在液氮中淬滅。打開，用1, 4-二氧六環(huán)稀釋，混合液在過量乙醚中沉淀-溶解循環(huán)反復(fù)三次。得到的PEO-b-P(NIPAM-co-SHMA)為淡黃色固體粉末(0.84 g, 產(chǎn)率: 63 %)。

GPC測(cè)試結(jié)果顯示數(shù)均分子量(Mn)為13.2 kDa，分子量分布(Mw/Mn)為1.13。¹H NMR核磁測(cè)試結(jié)果顯示P(NIPAM-co-SHMA)的平均聚合度為65。因此，共聚物表示為PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅。SHMA在P(NIPAM-co-SHMA)₆₅嵌段中的含量約為0.30 mol %（此含量在8倍當(dāng)量Al³⁺離子存在下SHMA的熒光強(qiáng)度為基準(zhǔn)測(cè)得的）。

實(shí)施例6：共聚物探針加入Al³⁺/Zn²⁺后光譜性質(zhì)研究

（1）用HEPES緩沖液(10mM HEPES, pH 7.4, 80 mL)配制0.10 g/L的實(shí)施例

5中合成的探針母液置于4.0 ℃冰箱中備用。10 mM 的Al³⁺、Zn²⁺和其他離子的的儲(chǔ)備液用蒸餾水配制成，這些離子包括K⁺, Na⁺, Li⁺, Co²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺。

（2）熒光滴定實(shí)驗(yàn)中，向共聚物探針溶液中加入不同濃度0-10倍當(dāng)量的Al³⁺

或Zn²⁺離子，分別測(cè)量溶液的熒光光譜。如圖3（a1）和（a2）所示Al³⁺的加入使得體系446 nm熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，且隨著離子濃度的增加熒光強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，當(dāng)Al³⁺濃度達(dá)到共聚物探針濃度的8倍當(dāng)量時(shí)熒光強(qiáng)度達(dá)到飽和不再增強(qiáng)。如圖3（b1）和（b2）所示Zn²⁺的加入使得體系468 nm熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，且隨著離子濃度的增加熒光強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，當(dāng)Zn²⁺濃度達(dá)到共聚物探針濃度的8倍當(dāng)量時(shí)熒光強(qiáng)度達(dá)到飽和不再增強(qiáng)。

實(shí)施例7：共聚物探針對(duì)Al³⁺/Zn²⁺的選擇性研究

（1）用HEPES緩沖液(10mM HEPES, pH 7.4, 80 mL)配制0.10 g/L的實(shí)施例

5中合成的探針母液置于4.0 ℃冰箱中備用。10 mM的Al³⁺、Zn²⁺和其他離子的的儲(chǔ)備液用蒸餾水配制成，這些離子包括K⁺, Na⁺, Li⁺, Co²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺。

（2）選擇性實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果如圖4和圖5所示，向共聚物探針溶液加入8倍

當(dāng)量的Al³⁺或Zn²⁺后，溶液的熒光明顯增強(qiáng)，Al³⁺發(fā)出藍(lán)色熒光，在446 nm處熒光強(qiáng)度增加22倍，Zn²⁺發(fā)出綠色熒光，在468 nm處熒光強(qiáng)度增加12倍，而8倍當(dāng)量其他離子的加入幾乎無熒光的變化。這些結(jié)果證明，共聚物探針對(duì)Al³⁺或Zn²⁺有很好的選擇性，能在眾多常見離子有效的識(shí)別出Al³⁺或Zn²⁺。如圖6所示，當(dāng)向8倍Al³⁺或Zn²⁺存在的共聚物探針溶液中加入相同當(dāng)量的干擾離子(K⁺, Na⁺, Li⁺, Co²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺)后除了Fe²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺對(duì)熒光強(qiáng)度產(chǎn)生了影響，其他離子對(duì)熒光強(qiáng)度影響很小，可見該共聚物探針具有一定的抗干擾能力。

（3）向探針溶液中加入8倍當(dāng)量的Al³⁺或Zn²⁺，觀察加入不同時(shí)間點(diǎn)的熒

光強(qiáng)度值。結(jié)果如圖7和8所示，可發(fā)現(xiàn)，共聚物探針在加入Zn²⁺后468 nm處熒光強(qiáng)度急速增強(qiáng)，并在10 s內(nèi)達(dá)到最大值(I/I₀ = 12)。而10 s時(shí) Al³⁺的加入，在446 nm處熒光很微弱(I/I₀ = 1.8)，在5 min熒光強(qiáng)度達(dá)到最大值(I/I₀ = 22)；然而，12 h后468 nm處Zn²⁺的熒光衰減到I/I₀ = 2.2，446 nm處Al³⁺熒光強(qiáng)度依然是I/I₀ = 22。因此，探針不僅對(duì)Al³⁺或Zn²⁺有極快的響應(yīng)，而且通過熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化和熒光顏色的差異可以很好的區(qū)別這兩種離子。

實(shí)施例8：共聚物探針溫敏性能的研究

（1）共聚物探針的溫度誘導(dǎo)聚集行為通過紫外分光光度計(jì)(UV)以及動(dòng)態(tài)光散射(DLS)來探究。如

圖9光透過率與溫度的依賴關(guān)系表明共聚物探針，PEO₁₁₃-b-P(NIPAM-co-SHMA)₆₅，由于P(NIPAM)鏈端的低臨界溶解溫度(LCST)相轉(zhuǎn)變行為，它們分別在高于約36.5 ℃和33.5 ℃時(shí)發(fā)生聚集。根據(jù)動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試的結(jié)果如圖10，0.10 g/L的共聚物探針在25℃下以單鏈溶解的狀態(tài)存在，而在40℃時(shí)自組裝成以P(NIPAM-co-SHMA)₆₅為核的聚集體，其直徑<d>為227.2 nm，粒徑的多分散系數(shù)為0.091。

（2）溫度響應(yīng)性實(shí)驗(yàn)中，向共聚物探針溶液加入8倍當(dāng)量的Al³⁺或Zn²⁺后，測(cè)量加入Al³⁺或Zn²⁺

后共聚物探針溶液的熒光強(qiáng)度隨溫度升高（20 ℃升溫至45 ℃）而發(fā)生的變化，結(jié)果如圖11和圖12所示Al³⁺ 40 ℃下的熒光強(qiáng)度較25 ℃增強(qiáng)了2.8倍，Zn²⁺ 40 ℃下的熒光強(qiáng)度時(shí)較25 ℃增強(qiáng)了2.9倍。而且熒光增強(qiáng)現(xiàn)象僅僅在共聚物探針溶液溫度高于36.5 ℃時(shí)才明顯發(fā)生，這與光透過率與溫度的依賴關(guān)系實(shí)驗(yàn)得到的臨界膠束溫度相符合。定義共聚物探針的檢測(cè)限為熒光強(qiáng)度增加10 %時(shí)Al³⁺/Zn²⁺的濃度，則隨著溫度從25 ℃增加到40 ℃，Al³⁺的檢測(cè)限從5.23提升到2.14 ppb，Zn²⁺的檢測(cè)限從11.99提升到8.71 ppb。

實(shí)施例9：探針在生物制品中Al³⁺/Zn²⁺的檢測(cè)：

(1)生物制品的預(yù)處理，從超市購(gòu)買新鮮牛奶和豬肝。牛奶提取液的制備：向牛奶中加入0, 75, 150 ppb標(biāo)準(zhǔn)濃度的Al³⁺或Zn²⁺，牛奶樣品進(jìn)行脫蛋白，步驟如下：準(zhǔn)確稱量均質(zhì)牛奶(10.00 g)放入聚丙烯管(25.00 mL)。然后，加入三氯乙酸（1.00 mL，15 % (w/w)的三氯乙酸水溶液）并搖晃，于2000 rpm離心機(jī)中離心10 min，過濾，最后，通過一個(gè)0.45 μm孔徑的過濾器除去變性蛋白質(zhì)。提取液4.0 ℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩Ｘi肝提取液的制備：稱取豬肝樣品(5.00 g)和0, 75, 150 ppb標(biāo)準(zhǔn)濃度的Al³⁺或Zn²⁺溶液混合并均勻化，應(yīng)用高壓均質(zhì)機(jī)。然后超聲30 min，豬肝樣品進(jìn)行脫蛋白同牛奶提取液的制備。提取液4 ℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

(2)分別測(cè)量牛奶和豬肝提取液熒光強(qiáng)度值。通過熒光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)曲線法得到加標(biāo)后樣品溶液中的Al³⁺或Zn²⁺濃度，將該值與加入的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比得到加標(biāo)離子的回收率。如表1所示通過回收率可得該測(cè)量方法所得到的結(jié)果準(zhǔn)確率較高，該探針可用于實(shí)際生物制品中Al³⁺或Zn²⁺的定性和定量。

表.1.牛奶和豬肝提取液中Al³⁺/Zn²⁺的回收率實(shí)驗(yàn)(T=283.15 K, pressure P=0.1 MPa)^a

^a標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(c_s)=0.01 ppb, u(T)=0.05 ℃, u(P)=10 kPa。