一種有機磷農(nóng)藥分子探針、其制備方法、應用方法及無機/有機復合稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機磷農(nóng)藥分子探針、其制備方法、應用方法及無機/有機復合稀 土上轉(zhuǎn)換納米材料，屬于農(nóng)藥檢測技術領域。
【背景技術】
[0002] 近些年以來，為了有效的控制害蟲，獲得更高的產(chǎn)量，農(nóng)藥的使用在農(nóng)業(yè)和果蔬種 植中已經(jīng)越來越為廣泛。但是不得不引起重視的是，隨著農(nóng)藥的大量使用，我們的環(huán)境和衛(wèi) 生安全也隨之受到了嚴重威脅。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，全世界每年使用的有機磷農(nóng)藥接近十億 鎊重量，這些農(nóng)藥在土壤，食物，水資源甚至大氣中都可以被探測得到[Ramachandran R， Mani V，Chen S M，Gnana kumar G，Govindasamy M，recent developments in electrode materials and methods for pesticide analysis-an overview. Int · J.Electrochem. Sci ·，2015，10，859-869 ·] D多種有機磷農(nóng)藥具有相對較強 的毒性，這主要是因為有機磷類化合物能夠不可逆地抑制人體中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中重要 的乙酰膽堿酯酶(AChE)，造成乙酰膽堿在人體中大量的蓄積，嚴重時會導致器官衰竭甚至 死亡[Wang X，Dong S，Hou T，Liu L，Liu X ,Li F，Exonuclease I-aided homogeneous electrochemical strategy for organophosphorus pesticide detection based on enzyme inhibition integrated with a DNA conformational switch.Analyst,2016, 141(5):1830 -1836.]。因為它們對人體的急性毒性，包括對硫磷，甲基對硫磷和甲胺磷在 內(nèi)的多種有機磷農(nóng)藥在中國已經(jīng)被完全禁止使用。在當前的有機磷農(nóng)藥檢測技術中，色譜 技術包括高效液相，氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術等已經(jīng)被廣泛應用，但是這些方法通常需要較 長的時間以及較嚴格的操作[Li L，Zhou S，Jin L，Zhang C，Liu W，Enantiomeric separation of organophosphorus pesticides by high-performance liquid chromatography，gas chromatography and capillary electrophoresis and their applications to environmental fate and toxicity assays.J.Chromatogr.B,2010, 878(17-18): 1264-1276.]。而在近年來發(fā)展起來的基于免疫分析技術以及酶抑制技術等， 雖然具有很好的檢測效果，但是成本較高，并且存在著穩(wěn)定性和重復性較差的問題 [Viswanathan S，Manisankar P,Nanomaterials for Electrochemical Sensing and Decontamination of Pesticides.J.Nanosci.Nanotechnol.2015,15(9):6914-6923·]。相 對于以上技術，基于熒光分子探針的光學檢測技術，能夠提供較為簡便、靈敏并且成本較低 的檢測方法。例如，中國專利《一種快速檢測農(nóng)藥殘留的方法》，申請?zhí)?01010100463 .，公開 了一種有機磷農(nóng)藥的熒光檢測方法?；谶策惢衔锱c有機磷農(nóng)藥作用后發(fā)生熒光強度 的變化，通過監(jiān)測卟啉溶液與有機磷農(nóng)藥反應之后的熒光光譜，對其進行比較分析來確定 樣品液中有機磷農(nóng)藥的含量。中國專利《一種用于有機磷農(nóng)藥檢測的SrAl 2B207:Eu3+熒光探 針的制備方法》，申請?zhí)?01510667655.9，公開了一種基于稀土螯合發(fā)光原理的有機磷農(nóng)藥 檢測方法。有機磷農(nóng)藥選擇性地進入識別位點，與Eu 3+形成有機配體，能量從有機磷農(nóng)藥分 子傳遞給Eu3+，從而使SrAl2B2〇7: Eu3+探針熒光增強，能夠在液相中檢測到納摩爾濃度級別 的有機磷農(nóng)藥分子。但是傳統(tǒng)的基于有機分子熒光變化的分子探針通常受到光漂白的影響 并且存在著穩(wěn)定性差的問題，嚴重限制了其廣泛應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的以上不足，提出了一種新穎的分子探 針，通過將其負載于吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面，用于檢測有機磷化合物，得到了 穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟的有機磷農(nóng)藥檢測效果。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種簡單的上述分子探針的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種可以實現(xiàn)有機磷農(nóng)藥的簡便、靈敏檢測的上述分 子探針的應用方法。填補稀土摻雜的熒光上轉(zhuǎn)換納米材料在有機磷酸農(nóng)藥檢測領域應用的 空白。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括本發(fā)明的分子探針的無機/有機復合稀土上 轉(zhuǎn)換納米材料，該材料在有機磷檢測過程中具有突出的檢測效果，檢測靈敏度高，抗干擾性 強。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0008] 一種有機磷農(nóng)藥分子探針，該分子探針的結構式如下：
[0010](其中R為十二烷基、正己基、正丁基、己酸基或丁酸基中的一種。）
[0011] 進一步優(yōu)選R為十二烷基。
[0012] 所述有機磷農(nóng)藥分子探針的制備方法優(yōu)選為：
[0013] 以4-溴-1，8-萘二甲酸酐為起始原料，與十二胺、正己胺、正丁胺、氨基己酸或氨基 丁酸中的一種在乙醇中回流反應，除去溶劑，純化，將純化后的產(chǎn)物與無水碳酸鉀在甲醇中 共熱回流，反應，反應完成后除去溶劑，使用二氯甲烷溶解后水洗去碳酸鉀，干燥，經(jīng)硅膠柱 純化，純化后與氫碘酸回流反應，結束后用水稀釋再用乙酸乙酯萃取，純化，再與六次甲基 四胺在三氟乙酸中加熱回流，反應結束調(diào)節(jié)pH為6.5-8,萃取之后硅膠柱層析純化，再與鹽 酸羥胺在三乙胺催化下反應，最終經(jīng)硅膠柱純化得到產(chǎn)物。
[0014] 本發(fā)明還涉及一種包括所述有機磷農(nóng)藥分子探針的無機/有機復合稀土上轉(zhuǎn)換納 米材料，所述無機/有機復合稀土上轉(zhuǎn)換納米材料通過將所述有機磷農(nóng)藥分子探針負載于 吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面得到。
[0015] 所述有機磷農(nóng)藥分子探針的應用方法為：
[0016] 將所述有機磷農(nóng)藥分子探針負載于吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面，用于檢 測有機磷化合物。
[0017]其中，所述稀土上轉(zhuǎn)換納米材料優(yōu)選為核-殼結構稀土上轉(zhuǎn)換納米材料NaYF4:Yb, Tm@NaYF4〇
[0018]進一步優(yōu)選所述稀土上轉(zhuǎn)換納米材料為單分散粒子，粒徑為20-40nm，內(nèi)核組成為 NaYF4:20 % Yb，0 · 1 % Tm，外殼組成為 NaYF4。
[0019]其中，分子探針負載到納米材料表面的制備過程中稀土上轉(zhuǎn)換納米材料與分子探 針的質(zhì)量比為2:1-1:3。
[0020]吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的過程優(yōu)選為:取油酸修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材 料，向其中加入環(huán)己烷，超聲分散;加入吐溫，進一步超聲分散，攪拌;緩慢滴入超純水中，加 熱攪拌揮發(fā)環(huán)己烷至溶液澄清;冷卻，離心，超純水洗滌，離心所得固體分散于超純水中，即 得表面吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒。
[0021]所述有機磷農(nóng)藥分子探針負載于吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面的方法優(yōu) 選為:將吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料分散于N，N_二甲基甲酰胺中，加入分子探針，超聲 分散，攪拌，離心，水洗，干燥，得到產(chǎn)物。
[0022] 檢測過程中的pH優(yōu)選為7.0-9.0。
[0023]檢測過程中優(yōu)選加入N，N_二甲基甲酰胺的磷酸鹽緩沖溶液和N，N_二異丙基乙胺， N，N-二甲基甲酰胺的磷酸鹽緩沖溶液的濃度為0.3-0.5mg/mL。
[0024] N，N-二異丙基乙胺的濃度優(yōu)選為每mL反應體系中加入1 -1 OyL。
[0025]檢測過程中優(yōu)選用980nm激發(fā)器作為激發(fā)光源，監(jiān)測熒光變化范圍為400-900nm〇 [0026] 所述吐溫優(yōu)選為吐溫20、吐溫40、吐溫60或吐溫80中的一種。
[0027] 進一步優(yōu)選吐溫為吐溫20。
[0028]所述吐溫修飾的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料可以穩(wěn)定分散于水相中，在980nm激發(fā)光下， 發(fā)射藍色熒光，波長為475nm〇
[0029]所述稀土上轉(zhuǎn)換納米材料優(yōu)選為核-殼結構稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。
[0030]所述的有機磷農(nóng)藥分子探針在稀土上轉(zhuǎn)換納米材料上的負載量約為14. lwt%。
[0031] 本發(fā)明的原理如下所述:將分子探針負載到稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面之后，由于 分子探針的紫外吸收與納米材料的熒光發(fā)射具有很好的重疊，因此二者之間能夠發(fā)生熒光 共振能量轉(zhuǎn)移作用，造成稀土納米材料的藍色熒光發(fā)射被淬滅。而在與有機磷農(nóng)藥反應之 后，分子探針的紫外吸收發(fā)生了變化，其在475nm處的紫外吸收急劇降低，因此二者之間的 熒光共振能量轉(zhuǎn)移作用被