熒光單體構(gòu)筑的分子印跡傳感器選擇性識別環(huán)境內(nèi)分泌干擾物殘留的行為和機(jī)理研究.pdf

1、隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大與蓬勃發(fā)展，菊酯類殺蟲劑（PPs）和酚類內(nèi)分泌干擾物（PEDs）殘留對人類健康和生態(tài)平衡造成的危害愈加嚴(yán)重，研究表明PEDs污染物對人類和動物生殖、免疫和神經(jīng)等系統(tǒng)均有毒性作用，易導(dǎo)致生殖功能下降、降低機(jī)體免疫力、神經(jīng)系統(tǒng)受損和內(nèi)分泌紊亂，甚至誘發(fā)惡性腫瘤。而PPs用于防治靶向害蟲時，對非靶生物也產(chǎn)生毒害作用，如蜜蜂、家蠶、天敵昆蟲、魚、蝦、蟹、貝等生物。針對成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)相似、痕量/超痕量的PPs和PE

2、Ds殘留，探索新的識別方法，提高識別效率、選擇性、增強(qiáng)信號靈敏度，建立快速、靈敏的檢測機(jī)制成為刻不容緩的當(dāng)務(wù)之急。
　　本課題擬將熒光識別技術(shù)和分子印跡技術(shù)藕合建立一種集選擇性識別、分析一體化的熒光傳感技術(shù)，即利用窄發(fā)射譜、高量子效率的熒光染料為熒光團(tuán)，選擇性識別材料為給體，以有機(jī)聚合質(zhì)材料選擇性識別PPs和PEDs中的代表性化合物三氟氯氰菊酯（LC）和2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）殘留，構(gòu)建具有熒光可控、穩(wěn)定性好、特定

3、活性位點(diǎn)多、快速、選擇性識別型分子印跡聚合物（FMIP）熒光傳感器并應(yīng)用于污染物殘留的選擇性熒光識別與檢測。
　　本文中具體開展的研究工作如下：
　?。?）熒光有機(jī)單體染料的制備、性質(zhì)與表征
　　合成了3種烯丙基功能化的有機(jī)染料，分別是烯丙基熒光素、7-烯丙氧基香豆素和4-烯丙氧基香豆素，并對三種染料的結(jié)構(gòu)和熒光性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果證明三種染料的結(jié)構(gòu)與預(yù)期完全一致，而且具有很強(qiáng)的熒光發(fā)射性能。有利于將其應(yīng)用于分子印跡熒

4、光傳感器。
　?。?）熒光印跡聚合物的制備及其選擇性識別/熒光檢測LC和2,4,6-TCP的研究
　?。╝）設(shè)計并使用沉淀聚合法合成了一種新穎的用于檢測蜂蜜中超痕量三氟氯氰菊酯的FMIP微球。本研究以LC為模板分子、丙烯酰胺（AM）為功能單體、烯丙基熒光素為熒光單體、二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）為交聯(lián)劑合成的微米尺寸具有特異識別位點(diǎn)的熒光分子印跡聚合物微球。FMIP微球展現(xiàn)出規(guī)則的幾何構(gòu)型，強(qiáng)烈的熒光發(fā)光特性以及對目標(biāo)

5、分子的高度選擇識別性。而且FMIP微球的熒光強(qiáng)度與三氟氯氰菊酯的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，建立了線性回歸方程(I0/I)-1=0.29·CC-0.00608，R2=0.9936，檢出限（LOD）=0.004 nmol/L；實(shí)際樣品檢測結(jié)果證明此方法制備的FMIPs可以在復(fù)雜樣品中選擇性地檢測三氟氯氰菊酯濃度；再生實(shí)驗(yàn)證明FMIP微球至少可以重復(fù)利用五次。
　?。╞）采用沉淀聚合法，以2,4,6-TCP為模板分子、7-烯丙氧基香豆素為

6、熒光功能單體、EGDMA作為交聯(lián)劑在加熱條件下制備了新型的熒光印跡傳感器用于檢測蜂蜜中的2,4,6-TCP，并以結(jié)構(gòu)相似物2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）、2,5-二氯苯酚（2,5-DCP）、2,6-二氯苯酚（2,6-DCP）作為競爭化合物考察了FMIPs傳感器的選擇性、抗干擾性。結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征顯示FMIPs微球具有規(guī)則的球形形貌，強(qiáng)的藍(lán)色熒光發(fā)光性質(zhì)。通過固體熒光檢測實(shí)驗(yàn)得出傳感器的熒光強(qiáng)度與2,4,6-TCP的濃度呈線性關(guān)系并建立了

7、線性回歸方程(I0/I)–1=0.01482·CC-0.01022，R2=0.99859，檢測限為0.013 nmol/L。
　　（c）以4-烯丙氧基香豆素作為功能單體制備了對2,4,6-TCP濃度響應(yīng)的分子印跡熒光傳感器。利用掃描電鏡（SEM）、熒光光譜、傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）對其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了表征，結(jié)果顯示該方法制備的FMIPs傳感器具有表面光滑的球形幾何形貌，最大發(fā)射峰位為398 nm。熒光響應(yīng)光譜顯示熒光強(qiáng)度

8、與2,4,6-TCP的濃度呈線性關(guān)系并建立了線性回歸方程(I0/I)–1=0.0096·CC-0.0132，R2=0.99905，檢測限為0.072 nmol/L。
　?。?）核-殼表面分子印跡傳感器的制備及選擇性檢測LC和2,4,6-TCP
　　（a）使用沉淀聚合法結(jié)合表面印跡技術(shù)制備了一種新穎的用于檢測蜂蜜中超痕量LC的SiO2@FMIP傳感器。本研究以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）修飾的SiO2球?yàn)榛w、

9、LC為模板分子、AM為功能單體、烯丙基熒光素為熒光單體、二乙烯基苯（DVB）為交聯(lián)劑合成的微米尺寸的印跡微球具有特異識別位點(diǎn)。與結(jié)構(gòu)相似物相比，SiO2@FMIP傳感器對LC展現(xiàn)出更高的猝滅度。而且FMIP微球的熒光強(qiáng)度與LC的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，建立了線性回歸方程(F0/F)–1=0.16037·C?0.01611·C2?0.00237，R2=0.9929。LOD=0.05 nM；實(shí)際樣品檢測結(jié)果證明此方法制備的SiO2@FMIP

10、可以在復(fù)雜樣品中有選擇性地檢測LC的濃度；再生實(shí)驗(yàn)證明SiO2@FMIP微球至少可以重復(fù)利用五次。
　?。╞）使用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法（Atom transfer radical polymerization，ATRP）結(jié)合表面印跡技術(shù)制備了一種新穎的用于檢測蜂蜜中超痕量三氟氯氰菊酯的SiO2@FMIP傳感器。詳細(xì)闡述了SiO2@FMIP微球結(jié)構(gòu)、形貌、光物理等性質(zhì)，對比SiO2@FNIP，闡述了SiO2@FMIP的選擇性、抗干擾

11、性、檢測范圍、LOD和響應(yīng)時間。建立了線性回歸方程(I0/I)-1=0.00322·Cc+0.03223，LOD=0.0037 nM；實(shí)際樣品檢測結(jié)果證明此方法制備的SiO2@FMIP可以在復(fù)雜樣品中選擇性地檢測LC濃度。
　?。╟）采用沉淀聚合法，以MPS修飾的SiO2球?yàn)榛w材料，2,4,6-TCP為模板分子、7-烯丙氧基香豆素為熒光功能單體、EGDMA作為交聯(lián)劑在加熱條件下制備了新型的分子印跡熒光傳感器用于檢測蜂蜜中的2,4

12、,6-TCP，并以結(jié)構(gòu)相似物2,4-DCP、2,5-DCP、2,6-DCP作為競爭化合物考察了SiO2@FMIP傳感器的選擇性、抗干擾性。結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征顯示FMIPs微球具有規(guī)則的球形形貌，強(qiáng)的藍(lán)色熒光發(fā)光性質(zhì)。通過固體熒光檢測實(shí)驗(yàn)得出傳感器的熒光強(qiáng)度與2,4,6-TCP的濃度呈線性關(guān)系并建立了線性回歸方程(F0/F)?1=0.01051·C+0.00582，R2=0.99947，LOD=0.0534 nM。
　?。╠）采用沉淀聚合

13、法，以MPS修飾的SiO2球?yàn)榛w材料，2,4,6-TCP為模板分子、4-烯丙氧基香豆素為熒光功能單體、EGDMA作為交聯(lián)劑、偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑在加熱條件下制備了新型的分子印跡熒光傳感器用于檢測蜂蜜中的2,4,6-TCP，并以結(jié)構(gòu)相似物2,4-DCP、2,5-DCP、2,6-DCP作為競爭化合物考察了SiO2@FMIP傳感器的選擇性、抗干擾性。結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征顯示FMIPs微球具有規(guī)則的球形形貌，強(qiáng)的藍(lán)色熒光發(fā)光性質(zhì)。通過固體

14、熒光檢測實(shí)驗(yàn)得出傳感器的熒光強(qiáng)度與2,4,6-TCP的濃度呈線性關(guān)系并建立了線性回歸方程(F0/F)?1=0.00918·C+0.00522，R2=0.99922，LOD=0.0614 nM。
　　（e）運(yùn)用表面印跡技術(shù)在 Fe3O4@SiO2-MPS磁性粒子表面包覆了熒光印跡層獲得了Fe3O4@SiO2-MPS@MIPs傳感器用于熒光檢測三氟氯氰菊酯濃度。Fe3O4@SiO2-MPS@MIP展現(xiàn)出強(qiáng)的順磁性、熒光性和選擇性識別能