[发明专利]一种用于检测吡啶二羧酸和Cu2+

说明书

本发明公开了属于荧光传感器检测技术领域的一种用于检测吡啶二羧酸和Cu²⁺的荧光纳米探针复合材料及其制备方法和应用。所述SDA/SDS‑LEuH复合材料，通过将表面活性剂十二烷基硫酸钠和4,4'‑二苯乙烯二羧酸引入氯型层状氢氧化铕Cl‑LEuH的层间得到，能实现吡啶二羧酸和Cu²⁺双物质的可视化定性和定量检测。

技术领域

本发明属于荧光传感器检测技术领域，尤其涉及一种用于检测吡啶二羧酸和Cu²⁺的荧光纳米探针复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，炭疽病是由炭疽杆菌引起的严重疾病。炭疽杆菌孢子危害重大，对高压、高温、紫外线辐射等恶劣环境具有较高的抵抗性。研究表明，炭疽病的致死量是大约是10⁴个炭疽杆菌孢子。因此，为了控制炭疽病的传播，建立一种快速高效检测炭疽杆菌孢子的方法尤为重要。吡啶二羧酸(DPA) 占孢子干重的5～15％，因此可作为炭疽杆菌孢子的主要标志物。

Cu²⁺是生物体中必需的微量元素，但在生物体中，Cu²⁺的浓度必须保持在一定的范围内。过量的Cu²⁺会引起胃肠道紊乱、肾或肝损伤，破坏细胞代谢等。随着工业废水和酸性矿水的快速增加，Cu²⁺污染贯穿于现代生活的饮用水、食品、工业品等各个方面，也越来越严重。因此，高选择性、高灵敏性检测Cu²⁺的含量显得意义重大。

在过去的几年中，已报道一些传统的DPA和Cu²⁺检测方法。在众多的检测方法中，荧光方法因其简单、灵敏度高、响应时间快等突出优点而越来越受到研究者的青睐。比率型荧光传感器是在单激发波长下显示出两个独立的发射峰，通过测量这两个发射的比值来实现对目标物的定量检测。通常情况下，具有单激发波长的荧光传感器易受pH、温度、探针浓度、光源稳定性等问题的影响，比率型传感器通过内部校正恰好解决了这些问题。

镧系离子(Ln³⁺)具有独特的发光特性，具有窄线状发射带、大斯托克斯位移和长荧光寿命。此外，DPA可以通过天线效应有效地将能量转移到Ln³⁺从而敏化其发光。因此，Ln³⁺敏化荧光法已成为DPA检测的有效工具。近年来，基于稀土离子的纳米颗粒、量子点、配合物等体系检测炭疽杆菌标志物和金属离子的工作已被报道，但这些材料存在操作步骤繁琐，材料分散不均匀、不稳定，成本高、检测位点低等缺点。因此创建一种基于稀土元素的高效、简单和稳定的比率荧光传感器用于检测DPA和Cu²⁺具有重要意义。层状稀土氢氧化物(Layered rare-earth hydroxides，简称LRH)是一类新型层状阴离子型功能材料，这种材料结合了层状氢氧化物和稀土金属的双重优点，具有特殊的层状结构和稀土元素特有的电子排布，已在发光、吸附、催化等领域具有广泛应用。将LRH应用于荧光传感检测的报道还很少，主要是本课题组的一些工作，例如我们已将3-氨基苯磺酸引入层状铽氢氧化物层间，构建比率型传感器用于DPA的灵敏检测。但由于3-氨基苯磺酸的蓝色荧光与铽离子的绿色荧光较为接近，不利于明显的可视化检测。并且Eu³⁺在排除二阶散射干扰和可见光谱红端的长发射波长方面比Tb³⁺具有明显的优势。另外，在以往工作中，已有报道将4,4'-二苯乙烯二羧酸(SDA)引入层状双金属氢氧化物(LDH) 层间，并利用SDA的荧光淬灭检测Fe³⁺，但该工作为单一淬灭型荧光响应，易受到背景干扰，且检测限较高。

我们检索现有的检测DPA的荧光纳米探针复合材料，并对其检测范围和最低检出限进行了分析，如表1所示，其中，其检测物质仅包含DPA一种，且存在检测范围较窄或者检测限较高的缺陷。

表1 已报道的检测DPA的线性范围和灵敏度的考察