一种基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针的制备及其应用的制作方法

本发明涉及一种荧光探针试纸，应用于炭疽芽孢生物标记物2,6-吡啶二甲酸的检测，具体涉及一种基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针及制备及其应用。

背景技术：

2,6-吡啶二甲酸作为细菌孢子的生物标记物在芽孢中含量较高，由此相关的炭疽病毒是一种传染病，严重的危害着人体的健康。并且可以作为一种潜在的生化武器。因此快速准确的检测2,6-吡啶二甲酸含量，对于检测生态环境、保障水体、食品乃至国土安全十分重要。目前的检测方法，通常要用到昂贵的试剂，且检测耗时、操作繁琐，大大限制了常态化检测2,6-吡啶二甲酸的应用。因此，如何实现对2,6-吡啶二甲酸的实时灵敏检测仍然是一个大的挑战。

荧光探针具有操作方便、分析速度快、灵敏度高等优点，备受广大科研工作者的青睐，其荧光性质(强度、寿命、偏振等)可随环境，如温度、极性、折射率等的改变而灵敏地改变。镧系金属有机框架材料由有机配体和镧系金属离子通过配位键连接形成空间高度有序的结构，其发射光谱可以通过激发配体的三重态激发电子，通过配体到金属的电荷跃迁激发镧系原子的特征荧光发射。单一发光中心的荧光探针的发射波长强度会根据外界条件变化发生变化，大大限制了检测的精确度，尤其是裸眼观察时对荧光颜色深浅变化不敏感。因此利用两种不同镧系金属制备的比率型荧光传感材料，当外部检测物加入时，其配体到镧系金属原子的能量传递会受到检测物的不同程度的影响，甚至发生阻断，使其两种镧系发光中心的发射强度发生变化，导致荧光探针的荧光颜色发生变化。由于裸眼对颜色变化更为敏感，可直接观察荧光颜色变化来定性判断检测物是否存在。这为制备高灵敏度、操作简易、可视化的荧光探针提供了可能。荧光探针试纸化也为实现快速现场检测提供了可能。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针及制备及其应用，制备方法简单，可实现在水相中高灵敏度、高选择性、抗干扰检测2,6-吡啶二甲酸。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针，其分子结构式为：

[eu0.125tb0.875(hddb)(h2o)]·h2o；

其中，hddb表示四个羧基上失去三个质子的1,3-二(3,5-苯二酸)苯根离子。

所述的荧光探属于三斜晶系，空间群为p-1，晶胞参数为α＝82.065(10)°，β＝86.784(10)°，γ＝87.139(11)°，晶胞体积z＝2。

一种基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

将硝酸铕eu(no3)3·6h2o、硝酸铽tb(no3)3·6h2o、1,3-二(3,5-苯二酸)苯按摩尔比为0.0125：0.0875：0.1加入4-5ml水和1-2mln,n-二甲基甲酰胺中，混合均匀，在密闭条件下160℃反应3天，冷却至室温，经水和乙醇清洗，得到无色透明的六边形状基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针。

所述的水约为5ml。

所述的n,n-二甲基甲酰胺约为2ml。

所述的一种基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针应用于试纸的制备方法，包括以下步骤：

将无色透明的六边形状基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针研细后加入到ph＝7.35的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(hepes)缓冲溶液中，超声一分钟，得到质量-体积浓度为0.6-0.7mg/ml，每平方厘米滤纸上负载的荧光探针的质量为0.02-0.04mg的荧光探针悬浮液，将试纸浸泡在荧光探针悬浮液中一小时，烘干，即得到基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽共掺荧光探针试纸。

所述的基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽共掺荧光探针试纸应用于炭疽芽孢生物标记物2,6-吡啶二甲酸的检测。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的荧光探针，在254nm紫外灯照射下，显示出明亮的橘色。在270nm左右进行荧光激发，在490，545，581和619nm处有明显的tb³⁺发射峰，在587，613，652和695nm处有明显的eu³⁺特征发射峰。

2、本发明的荧光探针试纸制备方法简单，可实现在水相中高灵敏度、高选择性、抗干扰检测2,6-吡啶二甲酸。

附图说明

图1为本发明比率型荧光探针的结构示意图。

图2是本发明比率型荧光探针的荧光图。

图3是本发明比率型荧光探针试纸在水相中高选择性检测2,6-吡啶二甲酸的效果图。

图4是本发明比率型荧光探针试纸在随2,6-吡啶二甲酸含量变化的效果图。

图5是本发明比率型荧光探针试纸在干扰相存在下检测2,6-吡啶二甲酸的效果图。

图6是本发明比率型荧光探针试纸在水相中抗干扰检测2,6-吡啶二甲酸的效果图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进一步叙述，但本发明不局限于以下实施例。

实施例1

0.0056g(0.0125mmol)eu(no3)3·6h2o、0.0396g(0.0875mmol)的tb(no3)3·6h2o，0.0407g(0.1mmol)1,3-二(3,5-苯二酸)苯、5ml水和2mln,n-二甲基甲酰胺加入25ml聚四氟乙烯内衬的反应釜中，混合均匀，然后将反应釜放置于烘箱中，在160℃下反应3天，冷却至室温，经水和乙醇清洗，得到无色透明的六边形状基于1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针，其结构单元为[eu0.125tb0.875(hddb)(h2o)]·h2o，其中hddb表示四个羧基上失去三个质子的1,3-二(3,5-苯二酸)苯根离子。该荧光探针属于三斜晶系，空间群为p-1，晶胞参数为：α＝82.065(10)°，β＝86.784(10)°，γ＝87.139(11)°，晶胞体积z＝2。如图1所示，中心金属离子采取八配位的配位模式，周围连有三个单原子桥连的羧基、两个双原子螯合的羧基和一个h2o，构成单帽五角双锥。

采用固态荧光检测法将上述荧光探针在270nm进行荧光激发，进行荧光性能测试，测试结果见图2。由图2可见，在490，545，581和619nm处有明显的tb³⁺特征发射峰，分别对应⁵d4→⁷f6，⁵d4→⁷f5，⁵d4→⁷f4和⁵d4→⁷f3跃迁；在587，613，652和695nm处有明显的eu³⁺特征发射峰，分别对应⁵d0→⁷f4，⁵d0→⁷f3，⁵d0→⁷f2和⁵d0→⁷f1跃迁，该荧光探针发橘色光。

实施例2

将2mg实施例1得到的1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针研细后加入到3ml、ph＝7.35的hepes溶液中，超声1分钟，得到该荧光探针的悬浮液。将直径为0.7cm的圆形滤纸浸入所得荧光探针悬浮液中一小时，70℃烘干，得到1,3-二(3,5-苯二酸)苯的铕铽比率型荧光探针试纸。

实施例3

实施例2中基于的1,3-二(3,5-苯二酸)苯铕铽比率型荧光探针试纸在检测水相中2,6-吡啶二甲酸的应用。

1.选择性检测2,6-吡啶二甲酸

向2.7mlph值为7.35的hepes缓冲溶液中分别加0.3ml1mmol/l苯甲酸、异烟酸、蛋氨酸、赖氨酸盐酸盐、天冬氨酸、甘氨酸、精氨酸和2,6-吡啶二甲酸，配成100μmol/l的不同酸溶液。分别取100μl上述溶液，滴加到实例2所述的荧光探针试纸上，进行荧光测试。结果表明，滴加含有苯甲酸、异烟酸、蛋氨酸、赖氨酸盐酸盐、天冬氨酸、甘氨酸和精氨酸的hepes缓冲液于荧光探针试纸上时，探针试纸的荧光颜色强度基本不变。但是滴加含2,6-吡啶二甲酸的hepes缓冲液时，荧光探针试纸橘色荧光变为绿色，tb和eu的荧光强度比明显增大，结果见图3。

分别取0、20、40、60、80、100μl100μmol/l的2,6-吡啶二甲酸的hepes缓冲溶液，滴加到实例2的荧光探针试纸上，随着2,6-吡啶二甲酸溶液量的增加，荧光探针试纸的颜色由橘色逐渐向绿色转变，荧光探针试纸荧光颜色中绿色荧光逐渐增强，红色荧光逐渐减弱，tb和eu的荧光强度比增大(见图4)，探针试纸的荧光从橘色变为绿色。说明在以上几种酸的溶液中，只有2,6-吡啶二甲酸可以使该荧光探针试纸产生荧光颜色变化，即采用该荧光试纸可在水相中快速高选择性检测2,6-吡啶二甲酸。

2.抗干扰检测2,6-吡啶二甲酸。

向2.5mlph值为7.35的hepes缓冲液中,分别加入0.3ml1mmol/l苯甲酸、异烟酸、蛋氨酸、赖氨酸盐酸盐、天冬氨酸、甘氨酸和精氨酸，使得所得溶液中苯甲酸、异烟酸、蛋氨酸、赖氨酸盐酸盐、天冬氨酸、甘氨酸和精氨酸的浓度均为120μmol/l。分别将上述溶液100μl，滴加到荧光探针试纸上，进行荧光测试。再向上述溶液中分别加入0.3ml1mmol/l吡啶二甲酸，使得2,6-吡啶二甲酸溶液浓度为100μmol/l。分别取100μl所得混合溶液滴加到荧光探针试纸上，在相同条件下对其进行荧光测试，结果见图5和图6。由图可见，当滴加含苯甲酸、异烟酸、蛋氨酸、赖氨酸盐酸盐、天冬氨酸、甘氨酸和精氨酸的hepes缓冲溶液时，该荧光探针试纸的荧光强度没有明显变化；当加入2,6-吡啶二甲酸后，荧光探针的红色荧光减弱，绿色荧光增强，tb和eu的荧光强度比增大明显增强，荧光颜色有橘色迅速变为绿色。说明当2,6-吡啶二甲酸和各种芳香族酸以及氨基酸同时存在时，并不影响本发明荧光探针对于对2,6-吡啶二甲酸的检测，即该荧光探针对2,6-吡啶二甲酸具有高的选择性和抗干扰性。