[发明专利]一种氧浓度响应高分子光致发光涂层及其制备与应用

说明书

本发明提供一种氧浓度响应高分子光致发光涂层。由氧浓度敏感功能层和混合有纳米粒子的基体树脂层组成，氧浓度敏感功能层分布于混合有纳米粒子的基体树脂涂层表面。所述氧浓度敏感功能层由金属钌配合物(氧敏感探针分子)制成。氧敏感探针分子以化学键和/或物理相互作用的形式分布于高分子树脂涂层的表面，且该表面因掺杂纳米粒子后而具有微纳米尺度的粗糙结构。粗糙表面结构和探针的表面分布形式提高探针与氧气分子的动态接触效率，从而提高探针分子在响应涂层表面氧浓度变化时荧光发射光强的变化速度，实现通过涂层荧光强度或荧光寿命变化对涂层表面氧浓度或空气压力变化的非接触检测。本发明制备方法简单，对氧的响应可逆，可长久重复使用。

技术领域

本发明涉及涂层制备领域，具体涉及一种氧浓度响应高分子光致发光涂层及其制备与应用。

背景技术

氧浓度(氧分压)的灵敏检测在分析化学、生物医学、环境监测等研究领域都有着重大意义，其检测技术也在不断改进发展，由化学法、电化学传感器发展到现在的光化学传感器。光化学氧分子传感器具有较好的响应性以及较高的灵敏度，引起人们广泛的研究兴趣，其应用也在不断深入，这类检测技术的核心是依靠荧光性能对氧气浓度高度敏感的荧光或磷光分子。常见的是用过渡金属Ru(II)、Os(II)、Pt(II)、Pd(II)、Ir(II)等与双齿或多齿配体组成的配合物做氧敏感光致发光探针，扩散进入的氧气分子与配合物发光分子碰撞的过程中通过动态猝灭方式改变了氧敏感材料的荧光特性，如荧光强度和荧光寿命。这种改变可以通过光电信号转换及放大等处理装置直接显示出氧的浓度，也可通过光谱仪或者肉眼直接可视化观察。如一些氧敏感材料的荧光强度具有氧气浓度依赖特性，随着氧浓度的降低荧光明显减弱从而实现对氧气浓度的可视化检测。

金属钌配合物具有强的光致发光、大的斯托克斯位移以及较高的氧敏感性常被用于氧气传感的研究，其中较多的应用于生物体内缺氧部位的检测，比如生物体中的肿瘤部位因细胞新陈代谢旺盛导致氧浓度降低，到达肿瘤部位的氧敏感探针在一定激发光下因低氧导致较强的荧光产生，达到肿瘤检测的目的；氧敏感材料在光学传感器中的应用也有报道，在涂层中的报道较少，而且氧分子探针大都物理分散于基体中，还未有将氧敏感探针分子键接于基体树脂中制备氧敏感涂层的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧浓度响应高分子光致发光涂层及其制备与应用。所述氧浓度响应高分子光致发光涂层可实现对氧浓度和空气压力非接触式的微秒级检测。

本发明所提供的氧浓度响应高分子光致发光涂层，由氧浓度敏感功能层(即氧浓度响应荧光探针涂层)和混合有纳米粒子的基体树脂涂层组成，其中，所述氧浓度敏感功能层涂布于所述混合有纳米粒子的基体树脂涂层之上。

所述氧浓度敏感功能层由金属钌配合物制成。

所述金属钌配合物以涂层的形式形成在所述混合有纳米粒子的基体树脂涂层之上。

所述金属钌配合物以化学反应键键合和/或物理吸附的形式涂布在所述混合有纳米粒子的基体树脂涂层之上。

所述金属钌配合物以带羧基和/或氨基的联吡啶类和/或联苯邻菲罗啉类的化合物为配体。

具体地，所述金属钌配合物具有如下结构式：

其中，R可为H、CH₃、COOH或NH₃，但至少有一个或两个氨基或羧基官能团，其中，配体具体可为二羧基(或氨基)结构、四羧基(或氨基)结构或六羧基(或氨基)结构；

或者为

其中，R可为H、CH₃、COOH或NH₃，但至少有一个或两个氨基或羧基官能团；

或者为