熒光單體構(gòu)筑的分子印跡傳感器選擇性識(shí)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(duì)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(duì)人類和動(dòng)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(shí)，對(duì)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(duì)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(shí)別方法，提高識(shí)別效率、選擇性、增強(qiáng)信號(hào)靈敏度，建立快速、靈敏的檢測(cè)機(jī)制成為刻不容緩的當(dāng)務(wù)之急。
　　本課題擬將熒光識(shí)別技術(shù)和分子印跡技術(shù)藕合建立一種集選擇性識(shí)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(shí)別材料為給體，以有機(jī)聚合質(zhì)材料選擇性識(shí)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(shí)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(shí)別與檢測(cè)。
　　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(duì)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(shí)別/熒光檢測(cè)LC和2,4,6-TCP的研究
　　（a）設(shè)計(jì)并使用沉淀聚合法合成了一種新穎的用于檢測(cè)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(shí)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(duì)目標(biāo)

5、分子的高度選擇識(shí)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(cè)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(cè)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)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(cè)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(cè)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(duì)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(duì)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(cè)限為0.072 nmol/L。
　　（3）核-殼表面分子印跡傳感器的制備及選擇性檢測(cè)LC和2,4,6-TCP
　?。╝）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(cè)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(shí)別位點(diǎn)。與結(jié)構(gòu)相似物相比，SiO2@FMIP傳感器對(duì)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(cè)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(cè)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。
　　（b）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(cè)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(duì)比SiO2@FNIP，闡述了SiO2@FMIP的選擇性、抗干擾

11、性、檢測(cè)范圍、LOD和響應(yīng)時(shí)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(cè)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(cè)LC濃度。
　　（c）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(cè)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(jìng)爭(zhēng)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(cè)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)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(cè)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。
　?。╡）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(cè)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(shí)別能