一种用于一氧化碳检测识别的荧光探针及基于其的荧光可视化试纸、制备方法和应用

本发明涉及荧光探针，尤其涉及一种用于一氧化碳检测识别的荧光探针及基于其的荧光可视化试纸、制备方法和应用。

背景技术：

1、一氧化碳(co)作为典型的大气污染物之一，广泛存在于钢铁冶炼、煤炭、天然气及化工生产等领域，其因无色、无味、易爆和高毒性等特点被称为“无声杀手”，对人类健康和安全生产构成了严重威胁。co进入人体后会迅速与血红蛋白结合，从而引起组织缺氧甚至导致窒息死亡，因此被称为沉默的杀手。世卫组织证明，空气中co含量高于100ppm会对人群健康产生威胁。

2、目前，对一氧化碳的检测和预警均需依靠以电解质、金属氧化物半导体为基础的传感器辅助，因为这些仪器对温度和压力等外界条件非常敏感、使用条件苛刻、无法实现室温检测、操作费时等缺陷，使其在实际应用中受到了诸多限制。荧光探针由于具有灵敏度高、选择性强、合成简单、对设备依赖程度低、易于操作、可视化、室温原位在线检测等独特优势越来越受到人们的重视。目前一氧化碳荧光探针，主要分为三类：pd(0)介导的tsuji-trost反应、硝基还原以及金属配位反应等。这三种探针需要借助价格昂贵且毒性较强的金属钯，然而借助其他价格低廉且毒性较低金属实现co可视化、高性能检测的荧光探针却鲜有报道。因此开发出一种新型与廉价金属(fe3+)配位的荧光探针对co进行检测是十分有必要的。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于一氧化碳检测识别的荧光探针及基于其的荧光可视化试纸、制备方法和应用，旨在解决现有检测方法存在的检测模式单一、无法实现可视化检测识别、须借助昂贵金属钯(ⅱ)盐经济适用性差等难以满足一氧化碳识别检测等问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种用于一氧化碳检测识别的荧光探针，其特征在于，该荧光探针的结构式为：

4、

5、本发明公开了上述用于一氧化碳检测识别的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤1：将化合物rbf溶解在溶液中，制得荧光化合物储备液1；

7、其中，化合物rbf的结构式如下：

8、

9、步骤2：将氯化铁溶解在溶液中，得到氯化铁储备液2；

10、步骤3：将荧光化合物储备液1加入到氯化铁储备液2中，制得用于一氧化碳检测识别的荧光探针。

11、优选地，荧光化合物储备液1的浓度为1×10-5mol/l～1×10-4mol/l，氯化铁储备液2的浓度为1×10-4mol/l；荧光化合物储备液1与氯化铁储备液2的体积比为2:1。

12、优选地，步骤1和步骤2中所用溶液为ch3cn与h2o按照体积比为1:1配制的混合溶液，或者为dmso与h2o按照体积比为1:4配制的混合溶液。

13、优选地，化合物rbf按照下述方法制得：将化合物1、3-吡啶甲醛和无水乙醇混合，加热至75-85℃，反应6～8小时，将反应液自然冷却至室温后加入到冰水中，抽滤制得化合物rbf；

14、化合物1的结构式如下：

15、

16、进一步优选地，化合物1、3-吡啶甲醛和无水乙醇的摩尔比为1：(1.2～1.5)：(1700～1800)。

17、本发明还公开了上述荧光探针在细胞中一氧化碳荧光成像中的应用。

18、本发明还公开了采用用于一氧化碳检测识别的荧光探针制备荧光可视化试纸的方法，包括：

19、将试纸浸入含有所述用于一氧化碳检测识别的荧光探针的溶液中后取出、晾干，重复浸入、晾干处理数次后，将试纸取出干燥，得到荧光可视化试纸。

20、优选地，具体包括以下步骤：

21、步骤1：将化合物rbf溶解在溶液中，制备成1×10-2mol/l～5×10-2mol/l的荧光化合物储备液3；

22、步骤2：将氯化铁溶解在溶液中，配制成2.5×10-1mol/l氯化铁储备液4；

23、步骤3：每次按体积比(1～5)：1取荧光化合物储备液3和氯化铁储备液4，混合均匀得到储备液5；

24、步骤4：用去离子水对普通的滤纸进行浸润，放置于烘箱中干燥，将干燥后的试纸进行剪裁；

25、步骤5：剪裁好的空白试纸浸入储备液5的溶液中，使其均匀吸附探针，自然晾干，再次将其浸入探针溶液中，重复三次，在真空干燥箱45℃条件下干燥试纸24-28小时后，制备得到可视化试纸。

26、优选地，步骤1和步骤2中所述溶液为ch3cn或dmso和h2o(v/v，1/1～1/4)的混合溶液。

27、本发明还公开了一种采用上述荧光可视化试纸的制备方法制得的荧光可视化试纸。

28、本发明还公开了上述荧光探针或者上述荧光可视化试纸在一氧化碳检测识别中的应用。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、本发明公开的用于一氧化碳检测识别的荧光探针，基于化合物rbf结构，其具有的罗丹明类衍生物改性后的酰胺部分能进行螺环的“开-闭”功能，闭环时分子无色且无荧光，当遇见某种金属离子后，螺环打开呈现出颜色和荧光，当加入一氧化碳后，螺环关闭，分子再次变为无色且荧光消失，由此实现可视化检测一氧化碳。

31、本发明利用两步反应简单高效地制备了基于罗丹明b衍生物rbf和铁(ⅲ)离子络合的荧光探针，该荧光探针的制备方法具有操作简便、反应条件温和，可以进行大规模生产以及具有良好的离子选择性和抗干扰能力等突出优点。经实验验证，所制备的荧光探针对空气中的水氧不敏感，不仅表现出优异的热力学稳定性，还表现出突出的光化学稳定性，成功地规避了“光漂白”现象；并且具有良好的溶解性，如易溶于二氯甲烷、甲醇、四氢呋喃、乙腈、dmf和dmso等常见的有机溶剂。该荧光探针可以实现对气、液相co的快速高灵敏、高选择性、可视化检测识别、并同时可用于细胞内一氧化碳的荧光成像。

32、同时，本发明还基于上述探针制备得到了荧光可视化试纸，可以实现空气中co气体的高效可视化检测识别，解决了以往方法存在的检测模式单一、可视化检测困难、须借助昂贵的钯(ⅱ)盐等难题，并且为性能优异的co荧光探针和荧光可视化试纸的设计提供了新的思路。

技术特征：

1.一种用于一氧化碳检测识别的荧光探针，其特征在于，该荧光探针的结构式为：

2.权利要求1所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针的制备方法，其特征在于，荧光化合物储备液1的浓度为1×10-5mol/l～1×10-4mol/l，氯化铁储备液2的浓度为1×10-4mol/l；荧光化合物储备液1与氯化铁储备液2的体积比为2:1。

4.根据权利要求2所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2中所用溶液为ch3cn与h2o按照体积比为1:(1～4)配制的混合溶液，或者为dmso与h2o按照体积比为1:(1～4)配制的混合溶液。

5.根据权利要求2用于一氧化碳检测识别的荧光探针的制备方法，其特征在于，化合物rbf按照下述方法制得：将化合物1、3-吡啶甲醛和无水乙醇混合，加热至75-85℃，反应6～8小时，将反应液自然冷却至室温后加入到冰水中，抽滤制得化合物rbf；

6.根据权利要求5所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针的制备方法，其特征在于，化合物1、3-吡啶甲醛和无水乙醇的摩尔比为1：(1.2～1.5)：(1700～1800)。

7.权利要求1所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针在细胞中一氧化碳荧光成像中的应用。

8.一种采用权利要求1所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针制备荧光可视化试纸的方法，其特征在于，包括：将试纸浸入含有所述用于一氧化碳检测识别的荧光探针的溶液中后取出、晾干，重复浸入、晾干处理数次后，将试纸取出干燥，得到荧光可视化试纸。

9.采用权利要求8所述的方法制得的荧光可视化试纸。

10.权利要求1所述的用于一氧化碳检测识别的荧光探针或权利要求9所述的荧光可视化试纸在空气中一氧化碳检测识别中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于一氧化碳检测识别的荧光探针及基于其的荧光可视化试纸、制备方法和应用，属于荧光探针技术领域。本发明利用两步反应简单高效地制备了基于罗丹明B衍生物RBF和铁(Ⅲ)离子络合的荧光探针。本发明提供的荧光探针可以实现对一氧化碳(CO)的快速高灵敏、高选择性、可视化检测识别、细胞内荧光成像，所制备的荧光可视化试纸可以实现空气中CO的高效可视化识别检测，解决了以往方法存在的检测模式单一、可视化检测困难、须借助昂贵的钯(Ⅱ)盐等难题，并且为性能优异的CO荧光探针和可视化试纸的设计提供了新的思路。

技术研发人员：于海涛,祁彦宇,房新阔
受保护的技术使用者：河北师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23