基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器及其制备方法和应用，属于化学荧光材料技术领域；本发明所述的传感器名称为PEO113‑b‑P(NIPAM‑co‑SHMA)65探针；本发明通过首先制备基于水杨醛腙的荧光探针SHMA，然后混合加入磁子、NIPAM、基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂、AIBN、和1,4‑二氧六环进行混合；油浴中反应后，用1,4‑二氧六环稀释，在过量乙醚中沉淀‑溶解循环反复几次；得到的淡黄色固体粉末产品；本发明所述的传感器具有极佳的水溶性，温度响应性，生物相容性，多选择性和灵敏度，能通过荧光的颜色和不同时间点的荧光强度来区别Al3+和Zn2+。

权利要求

1.一种基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器，其特征在于，所述传感器名称为PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65探针，其中，PEO表示聚乙二醇单甲醚，b表示嵌段共聚，NIPAM表示N-异丙基丙烯酰胺，co表示随机共聚，SHMA表示基于水杨醛腙的荧光探针；

其结构式如下：

。

2.权利要求1所述一种基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：（1）水杨醛腙SH的制备；

（2）基于水杨醛腙的荧光探针SHMA的制备：

将水杨醛腙溶解在干燥过的CH2Cl2中，冰水浴中滴加甲基丙烯酰氯；

回流反应；有机层用无水硫酸钠干燥，并过滤，滤液经旋转蒸发，得到粗制品，最后粗产品过硅胶柱，展开剂为二氯甲烷，得到灰绿色固体粉末；

（3）RAFT试剂BTPA的制备；

（4）基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂的制备；

（5）基于两亲性温敏嵌段共聚物的水杨醛腙类荧光探针PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65的制备：在单口烧瓶中，加入磁子、NIPAM、SHMA 、基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂、AIBN、和1, 4-二氧六环进行混合；混合液经冷冻-抽气-融化循环后在真空下密封；油浴中反应后，在液氮中淬灭；用1, 4-二氧六环稀释，混合液在过量乙醚中沉淀-溶解循环反复；得到的PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65为淡黄色固体粉末。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的水杨醛腙、CH2Cl2和甲基丙烯酰氯的用量比例为：1.50 g：20.00 mL：3.45 g。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述回流反应的条件为

25.0-30.0 ℃下回流反应2-3 h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述加入的NIPAM 、SHMA、基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂 、AIBN和1, 4-二氧六环的质量比为0.91 g：60.00 mg：0.42 g：2 mg：1.4 g。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述油浴反应条件为70-75 ℃油浴中反应1.0-1.5 h。

7.权利要求1所述一种基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器在铝锌离子的定性和定量检测中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用为检测生物制品中的铝锌离子。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用为检测牛奶或猪肝中的铝锌离子。

说明书

基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于两亲性温敏嵌段共聚物的传感器及其制备方法和应用，属于化学荧光材料技术领域。

背景技术

[0002] 铝元素是已知地壳中含量最丰富的金属元素，然而它并不是人体必需元素。长期高浓度的铝离子的摄入会导致诸如神经系统损伤，听力下降，记忆力衰退，老年痴呆症等疾病。然而现实生活中，含铝食品添加剂，含铝厨具的使用将人类健康暴露在铝离子的危害之中。锌元素是人体必须微量元素之一，在人体生长发育，生殖遗传，免疫，内分泌等生理过程中扮演了极其重要的角色。缺锌会导致诸如代谢不平衡，儿童发育迟缓，脑功能紊乱，高胆固醇和各种神经退行性疾病像阿尔茨海默氏病，癫痫，缺血性中风等疾病。

[0003] 因此，在生物组织和生物体中的高灵敏度和有效性的铝离子和锌离子检测和造影至关重要。到目前为止国内外的科研工作者研究了大量基于香豆素，二吡咯，喹啉，罗丹明B，蒽和荧光素的荧光或比色化学传感器。这些传感器中不乏攻克了金属离子传感器水溶性差，生物相容性弱，灵敏度可靠性低，检测限高等缺点的，然而大部分仍存在或多或少的此类问题。开发新型兼具水溶性，高灵敏度，生物相容性的光化学传感器是目前该领域的研究热点. 但是对传统的光化学传感器而言实现如此复杂的功能很多难点无法克服。

[0004] 近年来，自组装概念已经被引入到离子选择性的化学传感器领域中，通过利用表面活性剂胶束以及功能化的纳米粒子作为响应的基体，以实现功能的协同性以及更广泛的适应性。当用化学方法将金属离子识别单元整合到刺激响应性的双亲水性嵌段共聚物中，这套新的检测系统可以具备一些新的潜在功能，包括良好的水溶性，更高的检测灵敏度，极佳的生物相容性等。生物体疾病部位，污染水体，污染食品中通常会存在温度或pH异常问题，新的检测系统一旦受到此类刺激像温度和pH值的改变便会在水溶液中自动自组装成聚集体。在自组装聚集体疏水端的传感系统由于光量子产率的提高能实现荧光信号的放大从而极大地提高检测限。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种新型的基于两亲性温敏嵌段共聚物的铝锌金属离子多选择荧光化学传感器的制备方法。

[0006] 本发明的另一个目的是将该新型共聚物荧光探针用于实际生物制品（牛奶、猪肝）中铝锌离子的定性和定量检测。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0008] 本发明首先提供一种新型的基于温敏型共聚物的铝锌金属离子多选择荧光化学传感器，名称为PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65探针，其中，PEO表示聚乙二醇单甲醚，b表示嵌段共聚，NIPAM表示N-异丙基丙烯酰胺，co表示随机共聚，SHMA表示基于水杨醛腙的荧光探针。

[0009] 其结构式如下：

[0010]

[0011] 上述荧光探针的制备方法如下：

[0012]

[0013] （1）水杨醛腙SH的制备：

[0014] 将(1.18 g, 20.00 mmol)水合肼溶于乙醇(20.00 mL)中，滴加水杨醛(2.45 g, 20.00 mmol)和乙醇(10.00 mL)的混合溶液，滴加完毕后反应温度升高至60.0-70.0 ℃，反应30-60 min。反应结束后除去溶剂得到粗产品，用冷乙醚(20.00 mL)洗涤粗产品三次，得到白色鳞片状固体产物(2.04 g, 产率: 75 %)。

[0015] 所述水杨醛腙SH的制备方法参照文献。

[0016] （2）基于水杨醛腙的荧光探针SHMA的制备：

[0017] 将水杨醛腙溶解在干燥过的CH2Cl2中，冰水浴中滴加甲基丙烯酰氯；

[0018] 回流反应；有机层用无水硫酸钠干燥，并过滤，滤液经旋转蒸发，得到粗制品，最后粗产品过硅胶柱，展开剂为二氯甲烷，得到灰绿色固体粉末。

[0019] 步骤（2）中所述的水杨醛腙、CH2Cl2和甲基丙烯酰氯的用量比例为：1.50 g：20.00 mL：3.45 g。

[0020] 步骤（2）中所述回流反应的条件为25.0-30.0 ℃下回流反应2-3 h。

[0021] （3）RAFT试剂BTPA的制备

[0022] 将3-巯基丙酸(MPA) (2.50 ml, 28.65 mmol)滴加到KOH (1.84 mol/L, 31.25[0023] mL)水溶液中, 然后滴加CS2 (3.65mL, 28.65 mmol)。室温下搅拌4-6 h，滴加溴化苄(4.95 g, 28.65 mmol)，加热到80.0-85.0 ℃反应10-14 h。反应结束后，将反应液冷却至室温，加入氯仿(90.00 mL)萃取，随后加入过量盐酸酸化，并用蒸馏水洗涤反复有机相，蒸干溶剂，得到黄色固体。

[0024] 所述RAFT试剂BTPA的制备方法参照文献。

[0025] （4）基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂的制备

[0026] 将聚乙二醇单甲醚(5.00 g, 1.00 mmol)溶解在无水甲苯(25.00 mL)中，混合物[0027] 在50.0-60.0 ℃下共沸蒸馏除去大部分溶剂。然后将干燥过的BTPA (0.55 g, 2.00 mmol)和CH2Cl2 (50.00 mL)加入到聚乙二醇单甲醚中。冰水浴冷却到0.0-5.0 ℃。然后缓慢滴加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滴加完毕。反应混合液在室温下搅拌48-50 h。过滤除去不溶盐，旋蒸蒸干滤液。然后在过量冷乙醚中沉淀得到固体粉末，固体粉末溶解-沉淀3次。室温下将固体粉末放置真空干燥中干燥一夜，得到淡黄的固体粉末(4.80 g, 产率: 62 %)。

[0028] 所述大分子链转移剂的制备方法参照文献。

[0029] （5）基于两亲性温敏嵌段共聚物的水杨醛腙类荧光探针PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65的制备：

[0030] 在单口烧瓶中，加入磁子、NIPAM、SHMA、基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂、[0031] AIBN、和1, 4-二氧六环进行混合；混合液经冷冻-抽气-融化循环后在真空下密封；油浴中反应后，在液氮中淬灭；用1, 4-二氧六环稀释，混合液在过量乙醚中沉淀-溶解循环反复几次；得到的PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65为淡黄色固体粉末。

[0032] 步骤（5）中所述加入的NIPAM 、SHMA、基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂、AIBN和1, 4-二氧六环的质量比为0.91 g：60.00 mg：0.42 g：2 mg：1.4 g。

[0033] 步骤（5）中所述油浴反应条件为70-75 ℃油浴中反应1.0-1.5 h。

[0034] 本发明的另一个目的是将该新型共聚物荧光探针用于实际生物制品（牛奶、猪肝）中铝锌离子的定性和定量检测。

[0035] 本发明合成了一种新型的基于双亲水性嵌段共聚物的光化学传感器，并在温敏性链端中标记基于水杨醛的Al3+和Zn2+识别基元，(PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA65)。它可以作为温度和金属离子响应的多功能化学传感器。此外，温度诱导链段塌缩后，温敏性的在水溶液中会自发的自组装，荧光响应基元将包埋到疏水核中。由于疏水的内核相对于单链溶解会降低染料所处环境的极性，从而提高染料的量子产率，可以进一步提高其对和的检测灵敏度。

[0036] 本发明具有如下优点：

[0037] （1）本发明中所设计合成的共聚物荧光探针具有极佳的水溶性，温度响应性，生物相容性，

[0038] 多选择性和灵敏度。值得一提的是，能通过荧光的颜色和不同时间点的荧光强度来区别

[0039] Al3+和Zn2+。

[0040] （2）本发明中荧光探针能对Al3+或Zn2+快速识别，荧光强度会随着Al3+或Zn2+的加入有迅速而明显的增强，对Al3+荧光能在5 min内能达到稳定，对Al3+荧光能在10 s内能达到稳定，大大缩短了检测时间。

[0041] （3）本发明中共聚物荧光探针对Al3+或Zn2+的定性和定量检测有很强的抗干扰能3+ 2+
力，即使在其他离子存在下，也能对Al /Zn 进行有效识别。

[0042] （4）本发明中共聚物荧光探针对Al3+或Zn2+检测的灵敏度很高，25.0 ℃测量的检出限分别低至5.23(Al3+)和11.99(Zn2+) ppb；40.0 ℃测量的检出限甚至达到了2.14(Al3+)和8.71(Zn2+) ppb。

[0043] （5）本发明中共聚物荧光探针能应用于生物制品提取液，如在牛奶、猪肝提取液环境中中

[0044] 的Al3+或Zn2+进行有效的识别和检测，通过加标实验检验了测量方法的可靠性，加标回收率在98.79-101.45 %之间，证明了该探针的确可应用于生物制品提取液的检测。

附图说明

[0045] 图1为SH (a)、SHMA(b)、BTPA(c)、基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂(d)、PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65(e)的核磁氢谱(1H NMR)图。

[0046] 图2为基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂(a)、PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65 (b)四氢呋喃相的分子量及其分布图。

[0047] 图3为Al3+(a)和Zn2+(b)的荧光图谱(1)和荧光强度变化图(2)。

[0048] 图4为加入K+, Na+, Li+, Co2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Cd2+, Ni2+, Mn2+, Fe2+, Hg2+, Cu2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+, Al3+后的荧光谱图(a)和相对荧光强度图。

[0049] 图5为分别加入K+, Na+, Li+, Co2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Cd2+, Ni2+, Mn2+, Fe2+, Hg2+, Cu2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+, Al3+后在 365 nm波长紫光灯下的图。

[0050] 图6为Al3+(a)和Zn2+(b)与8其他金属离子的竞争性实验结果。

[0051] 图7为8倍当量Zn2+或Al3+加入后不同时间点的荧光谱图，a：10 s; b：12 h。

[0052] 图8为Zn2+或Al3+加入后荧光强度随时间的变化图，a：0-350s;b：0-18 h。

[0053] 图9为透过率与温度的依赖关系图(a)和透光率减小的机理示意图(b)。

[0054] 图10为0.1 g/L的PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65水溶液动态光散射平均强度流体力学分布图。

[0055] 图11为共聚物探针溶液中加入8倍当量的Al3+或Zn2+后的荧光强度变化图；其中，a：Al3+；b：Zn2+。

[0056] 图12为共聚物探针溶液中加入8倍当量的Al3+或Zn2+后的荧光强度随温度变化图；其中a： 25.0 ℃,b：40.0 ℃。

具体实施方式

[0057] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图说明对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0058] 实施例1：水杨醛腙SH的制备

[0059]

[0060] 参考文献（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.）进行.[0061] 将(1.18 g, 20.00 mmol)水合肼溶于乙醇(20.00 ml)中，滴加水杨醛(2.45 g, 20.00 mmol)和乙醇(10.00 ml)的混合溶液，滴加完毕后反应温度升高至70.0 ℃，反应30 min。反应结束后除去溶剂得到粗产品，用冷乙醚(20.00 ml)洗涤粗产品三次，得到白色鳞片状固体产物(2.04 g, 产率: 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)。

[0062] 实施例2：基于水杨醛腙的荧光探针SHMA的制备

[0063]

[0064] 将水杨醛腙(1.50 g, 11.00 mmol)溶解在干燥过的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 ℃下回流反应3 h。有机层用无水硫酸钠干燥，并过滤，滤液经旋转蒸发，得到粗制品，最后粗产品过硅胶柱，展开剂为二氯甲烷，得到灰绿色固体粉末。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-)。

[0065] 实施例3：RAFT试剂BTPA的制备

[0066]

[0067] 参照文献（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.）进行：

[0068] 将3-巯基丙酸(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)。室温下搅拌5 h，滴加溴化苄(4.95 g, 28.65 mmol)，加热到80.0 ℃反应12 h。反应结束后，将反应液冷却至室温，加入氯仿(90.00 ml)萃取，随后加入过量盐酸酸化，并用蒸馏水洗涤反复有机相，蒸干溶剂，得到黄色固体(3.20 g, 产率: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-)。

[0069] 实施例4：基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂的制备

[0070]

[0071] 参照文献（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.）进行：

[0072] 将聚乙二醇单甲醚(5.00 g, 1.00 mmol)溶解在无水甲苯(25.00 mL)中，混合物在50.0 ℃下共沸蒸馏除去大部分溶剂。然后将干燥过的BTPA (0.55 g, 2.00 mmol)和CH2Cl2 (50.00 mL)加入到聚乙二醇单甲醚中。冰水浴冷却到0.0 ℃。然后缓慢滴加DCC (0.42 g, 2.00 mmol)，DMAP (25 mg, 0.20 mmol)和CH2Cl2 (10.00 mL)的混合液，1 h滴加完毕。反应混合液在室温下搅拌48 h。过滤除去不溶盐，旋蒸蒸干滤液。然后在过量冷乙醚中沉淀得到固体粉末，固体粉末溶解-沉淀3次。室温下将固体粉末放置真空干燥中干燥一夜，得到淡黄的固体粉末(4.80 g, 产率: 62 %)。GPC测试结果显示数均分子量(Mn)为7.7 kDa，分子量分布(Mw/Mn)为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)-)。

[0073] 实施例5：基于两亲性温敏嵌段共聚物的水杨醛腙类荧光探针PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65的制备:

[0074]

[0075] 用RAFT方法合成SHMA标记的DHBCs，PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65方法如下：在单口烧瓶中，加入磁子，NIPAM (0.91 g, 8.00 mmol)，SHMA (60.00 mg, 0.04 mmol)，基于聚乙二醇单甲醚的大分子链转移剂 (0.42 g, 0.08 mmol)，AIBN (2 mg, 12 umol)和1, 4-二氧六环 (2.0 g)。混合液经三次冷冻-抽气-融化循环后在真空下密封。75 ℃油浴中反应1.2 h后，在液氮中淬灭。打开，用1, 4-二氧六环稀释，混合液在过量乙醚中沉淀-溶解循环反复三次。得到的PEO-b-P(NIPAM-co-SHMA)为淡黄色固体粉末(0.84 g, 产率: 63 %)。

[0076] GPC测试结果显示数均分子量(Mn)为13.2 kDa，分子量分布(Mw/Mn)为1.13。1H NMR核磁测试结果显示P(NIPAM-co-SHMA)的平均聚合度为65。因此，共聚物表示为PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65。SHMA在P(NIPAM-co-SHMA)65嵌段中的含量约为0.30 mol %（此含量在8倍当量Al3+离子存在下SHMA的荧光强度为基准测得的）。

[0077] 实施例6：共聚物探针加入Al3+/Zn2+后光谱性质研究

[0078] （1）用HEPES缓冲液(10mM HEPES, pH 7.4, 80 mL)配制0.10 g/L的实施例[0079] 5中合成的探针母液置于4.0 ℃冰箱中备用。10 mM 的Al3+、Zn2+和其他离子的的储备液用蒸馏水配制成，这些离子包括K+, Na+, Li+, Co2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Cd2+, Ni2+, 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 3+
Mn , Fe , Hg , Cu , Fe , Cr 。

[0080] （2）荧光滴定实验中，向共聚物探针溶液中加入不同浓度0-10倍当量的Al3+[0081] 或Zn2+离子，分别测量溶液的荧光光谱。如图3（a1）和（a2）所示Al3+的加入使得体系446 nm荧光强度明显增强，且随着离子浓度的增加荧光强度不断增强，当Al3+浓度达到共2+
聚物探针浓度的8倍当量时荧光强度达到饱和不再增强。如图3（b1）和（b2）所示Zn 的加入使得体系468 nm荧光强度明显增强，且随着离子浓度的增加荧光强度不断增强，当Zn2+浓度达到共聚物探针浓度的8倍当量时荧光强度达到饱和不再增强。

[0082] 实施例7：共聚物探针对Al3+/Zn2+的选择性研究

[0083] （1）用HEPES缓冲液(10mM HEPES, pH 7.4, 80 mL)配制0.10 g/L的实施例[0084] 5中合成的探针母液置于4.0 ℃冰箱中备用。10 mM的Al3+、Zn2+和其他离子的的储备液用蒸馏水配制成，这些离子包括K+, Na+, Li+, Co2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Cd2+, Ni2+, Mn2+, Fe2+, Hg2+, Cu2+, Fe3+, Cr3+。

[0085] （2）选择性实验中，结果如图4和图5所示，向共聚物探针溶液加入8倍[0086] 当量的Al3+或Zn2+后，溶液的荧光明显增强，Al3+发出蓝色荧光，在446 nm处荧光强度增加22倍，Zn2+发出绿色荧光，在468 nm处荧光强度增加12倍，而8倍当量其他离子的加入几乎无荧光的变化。这些结果证明，共聚物探针对Al3+或Zn2+有很好的选择性，能在众多常见离子有效的识别出Al3+或Zn2+。如图6所示，当向8倍Al3+或Zn2+存在的共聚物探针溶液中加入相同当量的干扰离子(K+, Na+, Li+, Co2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Cd2+, Ni2+, Mn2+, Fe2+, Hg2+, Cu2+, Fe3+, Cr3+)后除了Fe2+, Cu2+, Fe3+对荧光强度产生了影响，其他离子对荧光强度影响很小，可见该共聚物探针具有一定的抗干扰能力。

[0087] （3）向探针溶液中加入8倍当量的Al3+或Zn2+，观察加入不同时间点的荧[0088] 光强度值。结果如图7和8所示，可发现，共聚物探针在加入Zn2+后468 nm处荧光强度急速增强，并在10 s内达到最大值(I/I0 = 12)。而10 s时 Al3+的加入，在446 nm处荧光很微弱(I/I0 = 1.8)，在5 min荧光强度达到最大值(I/I0 = 22)；然而，12 h后468 nm处Zn2+的荧光衰减到I/I0 = 2.2，446 nm处Al3+荧光强度依然是I/I0 = 22。因此，探针不仅对Al3+2+
或Zn 有极快的响应，而且通过荧光强度随时间的变化和荧光颜色的差异可以很好的区别这两种离子。

[0089] 实施例8：共聚物探针温敏性能的研究

[0090] （1）共聚物探针的温度诱导聚集行为通过紫外分光光度计(UV)以及动态光散射(DLS)来探究。如

[0091] 图9光透过率与温度的依赖关系表明共聚物探针，PEO113-b-P(NIPAM-co-SHMA)65，由于P(NIPAM)链端的低临界溶解温度(LCST)相转变行为，它们分别在高于约36.5 ℃和33.5 ℃时发生聚集。根据动态光散射测试的结果如图10，0.10 g/L的共聚物探针在25℃下以单链溶解的状态存在，而在40℃时自组装成以P(NIPAM-co-SHMA)65为核的聚集体，其直径为227.2 nm，粒径的多分散系数为0.091。

[0092] （2）温度响应性实验中，向共聚物探针溶液加入8倍当量的Al3+或Zn2+后，测量加入Al3+或Zn2+

[0093] 后共聚物探针溶液的荧光强度随温度升高（20 ℃升温至45 ℃）而发生的变化，结果如图11和图12所示Al3+ 40 ℃下的荧光强度较25 ℃增强了2.8倍，Zn2+ 40 ℃下的荧光强度时较25 ℃增强了2.9倍。而且荧光增强现象仅仅在共聚物探针溶液温度高于36.5 ℃时才明显发生，这与光透过率与温度的依赖关系实验得到的临界胶束温度相符合。定义共聚物探针的检测限为荧光强度增加10 %时Al3+/Zn2+的浓度，则随着温度从25 ℃增加到40 ℃，Al3+的检测限从5.23提升到2.14 ppb，Zn2+的检测限从11.99提升到8.71 ppb。

[0094] 实施例9：探针在生物制品中Al3+/Zn2+的检测：

[0095] (1)生物制品的预处理，从超市购买新鲜牛奶和猪肝。牛奶提取液的制备：向牛奶中加入0, 75, 150 ppb标准浓度的Al3+或Zn2+，牛奶样品进行脱蛋白，步骤如下：准确称量均质牛奶(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）并摇晃，于2000 rpm离心机中离心10 min，过滤，最后，通过一个0.45 μm孔径的过滤器除去变性蛋白质。提取液4.0 ℃下储存备用。猪肝提取液的制备：称取猪肝样品(5.00 g)和0, 75, 150 ppb标准浓度的Al3+或Zn2+溶液混合并均匀化，应用高压均质机。然后超声30 min，猪肝样品进行脱蛋白同牛奶提取液的制备。提取液4 ℃下储存备用。

[0096] (2)分别测量牛奶和猪肝提取液荧光强度值。通过荧光强度标准曲线法得到加标后样品溶液中的Al3+或Zn2+浓度，将该值与加入的标准值对比得到加标离子的回收率。如表1所示通过回收率可得该测量方法所得到的结果准确率较高，该探针可用于实际生物制品中Al3+或Zn2+的定性和定量。

[0097] 表.1.牛奶和猪肝提取液中Al3+/Zn2+的回收率实验(T=283.15 K, pressure P=0.1 MPa)a

[0098]

[0099] a标准不确定度 u(cs)=0.01 ppb, u(T)=0.05 ℃, u(P)=10 kPa。