专利名称：一种1,8-萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于识别结合和用于光学检测与吸附铜阳离子的离子检测与吸附技术领 域，具体设计利用1，8-萘酰亚胺衍生物固载的介孔硅材料为识别显色的对水中与生物体 内铜离子荧光检测与吸附方法。
背景技术：
经过科学工作者数十年的不懈努力，阳离子分子荧光探针在基础理论研究方面取 得了巨大的进步，实现了对水样中特定目标重金属离子的高选择、高灵敏的检测。尤其最近 几年，科学工作者将分子探针成功应用到生物体系，通过荧光成像实现了对活体细胞和组 织内特定重金属离子的定量检测。但是，目前绝大部分的阳离子探针要真正应用到现实生 产生活中，科学工作者还需解决如下问题1.小分子荧光探针检测操作一般是在均相溶液中进行，因而在环境应用方面不利 于目标离子的分离、提取和富集，同时也不利于探针分子的再生利用。2.当小分子探针在生物体应用时，有机小分子会受到体内生物酶的分解作用，降 低了探针分子的效率和寿命。3.分子荧光探针一般含有染料分子，因此当在生物体应用时会对活体组织和细胞 造成伤害。为解决上述问题，打破阻碍分子荧光探针在环境和生物学应用方面的瓶颈，目前 将荧光探针分子固载到无机材料上是一条行之有效的途径。在载体的选择方面，介孔硅材 料(mesoporous silica, MS)尤其引人关注，这是因为和其他材料相比，它有如下优点1.介孔硅材料具有有序的孔道和相对较大的比表面积，有利于客体分子进入孔道 内部。2.介孔硅材料孔道内壁层含有大量羟基(-0H)，可以利用硅胶化反应，便捷地将 有机分子嫁接到内壁上，得到无机_有机杂化材料。3.由于介孔硅材料不溶于常见溶剂，因此基于介孔硅的材料，在应用时一般在非 均相体系中进行，可以便捷地实现目标物的分离、提取、富集。4.介孔硅材料在可见光区域是透明的，因而有利于作为荧光分子探针的载体。5.介孔硅材料具有良好的生物兼容性，因此在生物领域有很好的应用前景。6.介孔硅材料的化学性质稳定、机械强度大、价格低廉和易于回收，易于大规模开 发利用。基于介孔硅材料如此优良的性质，目前在介孔硅材料固载的荧光探针领域逐渐 引起关注。Jong Hwa Jung (Adv. Mater. 2008, 20, 3229-3234)禾口 Chun Hua Yan (J. Mater. Chem.，2007，17，4492-4498)等人将荧光探针小分子固载到介孔硅材料SBA-15上，实现了 固态化的荧光探针对铜离子的选择性检测与吸附分离。Victor S. -Y. Lin等人研究发现，功 能化的介孔硅材料能有效地透过细胞膜，实现药物地传递与生物传感应用。因此，选择性能 优良的荧光探针分子，进而固载到介孔硅材料上，设计合成既能检测并修复水中的重金属离子，同时还能定量分析活体组织和细胞内重金属离子的多功能材料，将会在环境和生物 领域方面有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是将一个铜离子探针分子，N- (3-氨基丙基)_4，5- 二 [(吡啶-2-甲 基)氨基]-1，8萘酰亚胺(P2)荧光基团嫁接到介孔硅材料(MSJn SBAs，MCMs，HMSs，MSUs， 等类型)的孔道内壁，得到功能化的杂化材料，不仅可以检测与吸附水中的铜离子，而且还 将其应用到生物活体细胞和组织中，通过荧光显微成像方法，定量检测生物体内的铜离子。 由于此功能材料对铜离子具有较强的络合能力，同时由于硅材料的介孔保护，减弱了体内 生物酶对分子探针的破坏和探针分子对生物机体的伤害，因而，此材料还可以用于急性铜 中毒的有效解毒剂。该材料的特征在于将高选择性、高灵敏度的铜离子探针固载到具有优 良特性的介孔硅材料(MS)的孔道内壁，实现了优势的整合。
本发明的技术方案是在介孔硅材料(MS)的孔道内壁表面嫁接了一个高效铜离子荧光探针(P2)，合成 了多功能材料MS-P2，其通式如下
权利要求
一种1，8 萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料，其特征在于，在介孔硅材料(MS)的孔道内壁表面嫁接了一个高效铜离子荧光探针，合成了多功能材料MS P2，其通式如下其中反应原料4 溴 5 硝基 1，8萘酐是以苊为起始原料合成；4 溴 5 硝基 1，8萘酐和3 氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)在无水乙醇中，氮气气体保护和搅拌下，回流反应4小时，生成N 3 氨基丙基4 溴 5 硝基 1，8萘酰亚胺(M)；进而在与2 氨甲基吡啶在二甲氧基乙醇中，N2气体保护和搅拌下，回流反应12小时，得到有机探针小分子N (3 氨基丙基) 4，5 二[(吡啶 2 甲基)氨基] 1，8萘酰亚胺(P2)；最后将上述的P2和介孔硅材料(MS)在无水甲苯溶剂中，氮气保护下，回流反应24小时，过滤得到目标材料MS P2。FSA00000031464600011.tif
2.根据权利要求1所述的一种1，8-萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料，其特征在于 上述的功能材料以SBA系列介孔硅分子筛为载体的功能材料，其具有如下结构特征。
3.根据权利要求1所述的一种1，8-萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料，其特征在于 上述的功能材料以MCM系列介孔硅分子筛为载体的功能材料，其具有如下结构特征。
4.根据权利要求1所述的一种1，8-萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料，其特征在于 上述的功能材料以MSU系列介孔硅分子筛为载体的功能材料，其具有如下结构特征。
5.根据权利要求1所述的一种1，8-萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料，其特征在于 上述的功能材料以HMS系列介孔硅分子筛为载体的功能材料，其具有如下结构特征。
6.应用权利要求1、2、3、4和5所述的介孔硅材料，其特征在于，该目标材料MS-P2用于 对铜离子高选择性、高灵敏度的检测与吸附。
全文摘要
本发明公开了一种1，8-萘酰亚胺荧光染料固载的介孔硅材料及其对铜离子检测与吸附方法，本发明属于识别结合和用于光学检测与吸附铜阳离子的离子检测与吸附技术领域。该方法是以4-溴-5-硝基-1，8萘酐和介孔硅材料(MS)为原料，在有机溶剂中，经过一系列反应，得到功能化的杂化材料(MS-P2)。该材料能检测水样中小于1ppb的铜离子，同时该材料还能吸附80％的铜离子，因此该介孔硅材料可以在环境治理方面具有很好的应用前景。活体组织和细胞荧光成像试验证明，该材料可以定量检测与吸附生物体内的铜离子，因此该功能材料可以用于急性铜中毒的解毒剂。此材料经适当处理可再生利用。
文档编号G01N21/64GK101968445SQ201010123639
公开日2011年2月9日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者何广杰, 何成, 周硼, 孟庆涛, 张晓琳, 段春迎 申请人:大连理工大学