CN108318461B - 一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种司帕沙星分子印迹‑量子点介孔材料的制备方法包括以下步骤：首先，由模版分子司帕沙星、3‑氨丙基三乙氧基硅烷、丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷，形成预作用复合物；然后，由表面活性剂、交联剂、所述预作用复合物和L‑半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点，形成复合物；最后，将复合物中的模版分子司帕沙星和表面活性剂洗脱，得到司帕沙星分子印迹‑量子点介孔材料。本发明还提供一种由上述制备方法制备获得的司帕沙星分子印迹‑量子点介孔材料及其在检测样品中司帕沙星含量的应用，尤其在检测血清中司帕沙星含量的应用。本发明提供的制备方法步骤简单；所制备出的分子印迹‑量子点介孔材料能快速、灵敏和专一性的检测样品中的司帕沙星。

Description

一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于分子印迹制备领域，涉及一种分子印迹-量子点介孔材料，尤其涉及一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料及其制备方法和应用。
背景技术
司帕沙星(Sparfloxacin，SPFX)为第三代喹诺酮类抗菌药，广泛应用于兽医学和人类医学治疗呼吸***、泌尿***和消化***及皮肤软组织感染等，对革兰阳性菌、阴性菌、支原体、分枝杆菌等均具有强大抗菌活性。但过量使用会造成环境污染，并危及人类健康。目前，检测司帕沙星的方法主要包括分光光度计法、电化学法、薄层色谱发、高效液相色谱法、液相色谱-质谱法、毛细管电泳法等。但这些方法大多操作复杂，耗时耗力。因此，寻找一种低成本、简便快速、高灵敏度和选择性的方法检测司帕沙星具有重要的意义。
分子印迹聚合物，作为一种多功能聚合物，近年来发展迅猛，其独特的优点如选择性高，稳定性好和制备过程简单等使其在多个领域展示出巨大的应用价值和潜力。荧光传感在物质检测方面具有明显的优势，包括灵敏度高，操作简单快速，仪器成本低等。近年来，许多荧光纳米粒子如半导体量子点、碳量子点和贵金属纳米簇等被大量使用提高物质检测的灵敏度。其中，半导体量子点应用最多，主要归因于其特殊的光学特性如发光强，具有较宽的激发光谱范围和较窄的发射峰，抗光漂白以及制备简单和生物兼容性好等。而分子印迹荧光传感同时具备较高的灵敏度，极好的选择性以及检测简单快速等优势，是一种检测复杂环境中物质的理想传感器。
介孔材料因其比表面积大，结构有序，孔径大小均匀可调以及热稳定好等特有的优势，在纳米技术领域获得较高的关注。作为分子印迹位点的载体，介孔材料可以加速印迹分子吸附和分离的速度，并且印迹分子与介孔材料孔壁结合有利于实现其快速识别和检测。将分子印迹荧光传感和介孔材料结合将充分发挥其各自的优势，是一种汇集高灵敏度、高选择性、高特异性和快速简便等诸多优势的新型的传感材料。目前，这方面的研究已经有少量报道，但大多是无序介孔结构。
因此，开发一种结合量子点、分子印迹和介孔二氧化硅的，且具有高度有序介孔结构、对司帕沙星具有特异性识别的的分子印迹-量子点介孔材料，并用来快速、灵敏和专一性的检测样品中的司帕沙星。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术所存在的不足，提供一种对司帕沙星具有特异性识别的分子印迹-量子点介孔材料的制备方法，其步骤简单；所制备出的分子印迹-量子点介孔材料能快速、灵敏和专一性的检测样品中的司帕沙星。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法包括以下步骤：
首先，由模版分子司帕沙星、3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷，形成预作用复合物；
然后，由表面活性剂、交联剂、所述预作用复合物和L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点，形成复合物；
最后，将复合物中的模版分子司帕沙星和表面活性剂洗脱，得到司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料。
优选的，一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法包括以下步骤：
1)制备预作用复合物
将模版分子司帕沙星溶于二甲基甲酰胺溶液中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在室温条件下，搅拌反应2小时，制得预作用复合物；
2)制备复合物
将表面活性剂溶于水中，加入摩尔浓度2.0M的氢氧化钠溶液，将溶液pH值调至11，在温度为80℃的条件下，加入交联剂、步骤1)制得的预作用复合物和L-半胱氨酸修饰的Mn掺杂的ZnS量子点，并反应6小时，制得复合物；
3)洗脱模版分子司帕沙星和表面活性剂
待步骤2)制得的复合物冷却至室温，在转速为12000rpm的条件下离心10分钟，去掉上清液，用洗脱液反复洗涤，除去复合物中的模版分子司帕沙星和表面活性剂，干燥，得到司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料。
优选的，所述模版分子司帕沙星、3-氨丙基三乙氧基硅烷、丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1∶4∶4。采用两种功能单体丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷，使功能单体的识别基团(氨基或羧基)与模板分子司帕沙星的基团充分作用并形成氢键，有利于提高功能单体的利用率以及印迹识别效果。
优选的，所述模版分子司帕沙星和二甲基甲酰胺的摩尔体积比mol∶L为1∶50.07。
优选的，所述丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷由以下步骤制备所得：
将3-巯基丙酸和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶于无水乙醇中，加入三乙胺溶液，将溶液pH值调至8，在温度为40℃条件下，搅拌反应2小时，制得丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
特别优选的，所述3-巯基丙酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和无水乙醇的体积比为1∶2.85∶57.38。
优选的，所述模版分子司帕沙星和L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点的摩尔比1.21- 1.83。
特别优选的，L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点的摩尔浓度为0.0201mol/L；所述模版分子司帕沙星和L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点的摩尔体积比mol∶L为1∶60.37-90.55。
优选的，所述L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点由以下步骤制备所得：
S1：将ZnSO4·7H2O、MnCl2·4H2O和L-半胱氨酸溶于水中，再逐滴加入摩尔浓度为1M氢氧化钠溶液将混合液的pH调至8-9；通氮气半个小时除去溶液中溶解的氧气；
S2：将Na2S·9H2O溶于水中，然后逐滴加入到步骤S1制备的除完氧气的混合溶液中，在与空气相通、温度为50℃的条件下，回流14小时；
S3：加入异丙醇，经过沉淀、离心、分离、清洗、重悬后得到纯化的L-半胱氨酸修饰Mn 掺杂ZnS量子点。
特别优选的，所述ZnSO4·7H2O、MnCl2·4H2O和、L-半胱氨酸和Na2S·9H2O的质量比为 1∶0.033∶0.839∶1.666。
特别优选的，步骤S1和步骤S2中，所述的水为纯化水。
特别优选的，步骤S1中，ZnSO4·7H2O和水的质量体积比g∶ml为1∶173.37。
特别优选的，步骤S2中，Na2S·9H2O和水的质量体积比g∶ml为1∶20.81。
优选的，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
特别优选的，所述模版分子司帕沙星和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶13.74。
优选的，所述交联剂选自正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。
特别优选的，所述交联剂为正硅酸乙酯。
最优选的，所述模版分子司帕沙星和正硅酸乙酯的摩尔体积比mol∶L为1∶25.04。
优选的，所述洗脱剂为80％(v/v)的乙醇/水溶液。
本发明还提供一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料，其由上述司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法制备获得的。
本发明还提供司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料在检测样品中司帕沙星含量的应用，尤其在检测血清中司帕沙星含量的应用。
优选的，司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料检测样品中司帕沙星含量的检测条件分别为：pH为7.0，响应时间为30分钟。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的制备方法，反应条件温和、反应速度快、产率高，合成的材料容易洗脱，物理化学性质稳定，是一种简便、高效的制备对司帕沙星具有特异性识别的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法。
2、本发明利用了将量子点优越的光学性能、分子印迹聚合物的高选择性和特异性以及介孔材料的高比表面积结合在一起，以L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点为信号元件，采用一步法水热合成了一种具有高度有序介孔结构的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料。
3、本发明的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料进行了对司帕沙星的荧光滴定实验，得到线性检测范围为0.05-20.0μg/ml，线性相关系数为0.998，检测限为0.118μg/ml，专一性识别因子为2.55。
4、本发明司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料进行了类似物对司帕沙星检测的干扰试验，证明了本发明司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料对司帕沙星具有较好的选择性。
5、本发明司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料应用于血清中司帕沙星的加标检测，回收率在88.8％-102％，且相对标准偏差均小于5％。这些结果表明本发明司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料对司帕沙星具有实际检测价值和潜力。
附图说明
图1是本发明所述制备方法的工艺流程图；
图2是MCM-41、分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)、复合物(洗脱前的MS-FMIPs)、司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(洗脱后的MS-FMIPs)的FT-IR表征图，其中，图2A是MCM-41、分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)和司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(洗脱后的MS-FMIPs)的FT-IR表征图，图2B是复合物(洗脱前的MS-FMIPs)、司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(洗脱后的MS-FMIPs)的FT-IR表征图；
图3是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的XRD表征图；
图4是MCM-41和司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的热重分析曲线图；
图5是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的透射电镜表征(TEM)图；
图6是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的扫描电镜表征(SEM)图；
图7是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的氮气吸附脱附曲线图；
图8是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)吸附动力曲线图；
图9是pH值对司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)测定司帕沙星的影响试验结果图；
图10是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)测定不同浓度的司帕沙星的荧光光谱；
图11是分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)测定不同浓度的司帕沙星的荧光光谱；
图12是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的荧光强度与司帕沙星浓度的线性关系图；
图13是分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)的荧光强度与司帕沙星浓度的线性关系图；
图14是司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)和分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)对司帕沙星及其类似物的选择性试验结果图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法包括以下步骤：首先，由模版分子司帕沙星、3-氨丙基三乙氧基硅烷、丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷，形成预作用复合物；然后，由表面活性剂、交联剂、所述预作用复合物和L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点，形成复合物；最后，将复合物中的模版分子司帕沙星和表面活性剂洗脱，得到司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料。
本发明还提供由上述制备方法制备获得的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料和其检测样品中司帕沙星的应用。
本发明实施例中各种试验仪器与试剂均为市售商品，均为可通过商业途径购买获得。
下面通过具体较佳实施例结合制备工艺试验例、结构表征试验例、检测条件试验例和效果试验例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
实施例1：
(一)丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-3-MAP)的合成
在10ml的圆底烧瓶中，将87.14微升的3-巯基丙酸(3-MAP)和248.35微升的硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)溶于5ml的无水乙醇中，然后用三乙胺将溶液的pH调至8，在40℃的水浴条件下搅拌反应2h，制得丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-3-MAP)。将所得产物保存在冰箱4℃条件下备用。
(二)L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点(Mn∶ZnS QDs)的合成
S1：用分析天平分别称取0.1442g ZnSO4·7H2O，0.0047g MnCl2·4H2O和0.1210gL-半胱氨酸，并搅拌使其溶于25ml的超纯水中，再逐滴加入新鲜配制的摩尔浓度为1M氢氧化钠溶液将混合液的pH调至8-9；通氮气半个小时除去溶液中溶解的氧气。
S2：用天平称取0.2402g Na2S·9H2O并溶于5ml的超纯水中，然后使用恒压滴液漏斗将其逐滴加入到上述除完氧气的混合溶液中；在与空气相通的条件下50℃回流14小时得到透明的L-半胱氨酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点(Mn∶ZnS QDs)溶液；
S3：向制得的量子点溶液中加入等体积的异丙醇，经过沉淀、离心、分离、清洗、重悬后得到纯化的的L-半胱氨酸修饰的Mn掺杂ZnS量子点(Mn∶ZnS QDs)溶液(所制备的Mn∶ZnS QDs溶液的摩尔浓度为0.0201mol/L)，并避光保存在4℃条件下备用。固态样品可以在室温下真空干燥得到。
(三)制备司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料
1)制备预作用复合物
称取模版分子司帕沙星13mg溶于2ml的二甲基甲酰胺溶液中，向其中加入40微升的3- 氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-3-MAP)，在室温条件下，磁力搅拌，反应2小时，制得预作用复合物；
2)制备复合物
称取0.2g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于100ml的超纯水中，向其中加入0.7ml 摩尔浓度2.0M的氢氧化钠溶液，将溶液pH值调至11；将溶液混匀后加热到80℃，依次用恒压滴液漏斗逐滴加入1ml的正硅酸乙酯(TEOS)、步骤1)制得的预作用复合物和2-3ml的L-半胱氨酸修饰的Mn掺杂的ZnS量子点(Mn∶ZnS QDs)，并反应6小时，制得复合物；
3)洗脱模版分子司帕沙星和表面活性剂
待步骤2)制得的复合物冷却至室温，在转速为12000rpm的条件下离心10分钟，去掉上清液，用80％(v/v)的乙醇/水溶液反复洗涤，除去复合物中的模版分子司帕沙星和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)；将产物放入真空干燥箱中，在温度为40℃的条件下干燥，得到司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)。
结构表征试验例1：FT-IR表征
分别检测MCM-41、分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)、复合物(洗脱前的MS-FMIPs)、司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料MS-FMIPs(洗脱后的MS-FMIPs)的FT-IR 表征
分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)的制备方法与司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的制备方法相同，只是不添加模板分子司帕沙星。
MCM-41的制备方法：称取0.2g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于100ml的超纯水中，向其中加入0.7ml摩尔浓度2.0M的氢氧化钠溶液，将溶液pH值调至11；将溶液混匀后加热到80℃。然后依次用恒压滴液漏斗逐滴加入1ml的正硅酸乙酯(TEOS)并反应6小时；反应结束后，将溶液冷却至室温，在转速为12000rpm的条件下离心10分钟，去掉上清液，用80％(v/v)的乙醇/水溶液反复洗涤，除去复合物中的模版分子司帕沙星和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)；将产物放入真空干燥箱中，在温度为40℃的条件下干燥，得到固体样品，即为MCM-41。
试验方法：分别称取烘干的100mg溴化钾和1mg的MCM-41、MS-FNIPs、本发明实施例1步骤2)制备所得的复合物(洗脱前的MS-FMIPs)、本发明实施例1制备的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料MS-FMIPs(洗脱后的MS-FMIPs)，在干燥的玛瑙研钵中将其混合均匀并研磨成细粉，压片后放入傅里叶红外变换仪中进行扫描，得到红外光谱图(图2)。通过分析羰基、硅氧硅键、硅氧键、硅氧氢键等官能团的特征吸收峰进行表征。
图2A是MCM-41、MS-FNIPs和洗脱后的MS-FMIPs的红外光谱图(FT-IR表征图)，图2B是洗脱前的MS-FMIPs和洗脱后的MS-FMIPs的红外光谱图(FT-IR表征图)。从图2A中可以看出，1085cm-1，951cm-1和800cm-1三处的吸收峰是介孔材料的主要成分硅基材料的特征峰。在MS-FNIPs和洗脱后的MS-FMIPs中1700处的吸收峰代表C＝0的伸缩振动吸收峰，表明功能单体已经成功参与了介孔材料的骨架合成。从图2B可以看出，制备的MS-FMIP在洗脱前2924cm-1和2854cm-1处存在明显的C-H伸缩振动吸收峰，而在洗脱后这两处的吸收峰消失了，表明CTAB已经去除干净。
结构表征试验例2：X-射线衍射表征(XRD)
检测司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的XRD表征。
试验方法：取实施例1制备的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)固体样品，研磨成粉末，并放在专用的玻璃板上，压平后放入仪器中扫描测定。试验测定结果，见图3。
从图3中可以看出，三个明显的特征峰，分别代表(100)、(110)和(200)三个晶面，小角 XRD的结果表明MS-FMIPs具有高度有序的MCM-41的介孔结构。
结构表征试验例3：热重分析表征(TGA)
检测MCM-41和司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的热重分析表征。
用天平分别称量2-3mg的MCM-41和实施例1制备的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)，并小心加入到专用的坩埚里，设置仪器参数后进行测定。测定结果，见图4。
从图4中可以明显看出MS-FMIPs的减重率远大于MCM-41，主要是因为MS-FMIPs中分子印迹聚合物受热后分解。这一结果表明分子印迹聚合物的成功合成。
结构表征试验例4：透射电镜表征(TEM)
检测司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的透射电镜表征。
试验方法：取实施例1中制备的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)溶解在水中，利用超声将其分散均匀，然后用微量移液枪从中吸取少量溶液滴在透射电镜专用的铜网表面，放在40℃的烘箱中干燥24h，然后将铜网放入仪器中观察。试验结果，见图5。其中，图5A、图5B均是MS-FMIPs的透射电镜表征图。
从图5中可见看出，司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)呈微球状，颗粒大小分布均匀，且直径在100nm左右。
结构表征试验例5：扫描电镜表征(SEM)
检测司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)的扫描电镜表征。
取实施例1所制备的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)固体样品均匀铺在贴有双面胶的金片上，然后放入扫描电镜仪器中观察样品的形貌。试验结果，见图6。图 6A、图6B、图6C和图6D均为MS-FMIPs的扫描电镜表征图。
从图6可以看出，MS-FMIPs的六边形孔道结构排列紧密规则，具有明显的有序介孔结构，与前面XRD表征的结果相一致。
结构表征试验例6：氨气吸附脱附表征
对司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)进行氮气吸附脱附试验。氮气吸附脱附试验可以用来测定介孔材料的表面积、孔径和孔容。
试验方法：将实施例1所制备的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)固体样品放入真空干燥箱干燥一定时间后，快速称取0.1g并借助纸槽小心的倒入干燥的专业管中，然后放入氮气吸附仪中测试。测试结果，见图7。
如图7所示，MS-FMIPs的氮气吸附-脱附等温线是一种IV型曲线，属于介孔材料典型的氮气吸附-脱附等温线。根据Bamauer-Enunett-Teller(BET)方法计算出这种材料的比表面积为1115.2m2g-1，孔容为1.13cm3g-1，这些结果表明MS-FMIPs具有较大的比表面积和孔容，非常有利于印迹位点的大量分布和模板分子的再次吸附过程。从孔径分布图中可以看出，孔径峰型分布相对集中且尖锐，主要集中在2.9-3.4nm之间，根据Barrett-Joyner-Halenda(BJH) 方法处理得到这种材料的平均孔径为3.1nm。这些结果表明MS-FMIPs中孔径分布均一，且具有高度有序性。
检测条件试验例1：平衡吸附动力学试验
司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)和分子非印迹-量子点介孔材料(MS -FNIPs)对司帕沙星的吸附动力学试验。
试验方法：
分别取一定量的司帕沙星标准溶液和1mg/ml实施例1所制备的MS-FMIPs溶液于40ml锥形瓶中，用pH为6.0的磷酸盐缓冲液将体积补至40ml，配成终浓度为5.00μg/ml的司帕沙星标准溶液。将荧光分光光度计F-4600的参数设定为：激发波长为365nm，扫描范围为400-700nm，光栅狭缝均为10.0nm，激发电压为400V。依次在0、2、5、10、15、20、25、 30、40、50、60min时测一次溶液的荧光值，每个样品平行测定3次，取平均值。MS-FNIPs 也采用相同的方法测定不同时间的荧光强度，探索两种复合物的吸附动力学。试验结果，见图 8。
从图8中可以看出，将终浓度为5.0μg/ml的司帕沙星加入到MS-FNIPs溶液中后，溶液荧光强度逐渐减弱，并在5分钟左右后达到平衡。而将相同量的司帕沙星加入到MS-FMIPs溶液中后，溶液地荧光强度也呈减弱的趋势，但不同的是溶液荧光猝灭的幅度更大，且在长达 30分钟左右后才荧光强度保持稳定不变。这些结果表明MS-FNIPs的平衡吸附比MS-FMIPs的更快。主要因为MS-FNIPs缺乏特异性，主要依靠物理吸附，而MS-FMIPs中存在很多特异性印迹空穴，延长了与司帕沙星的作用时间，并且增强了MS-FMIPs对司帕沙星的亲和吸附能力。
检测条件试验例2：pH对MS-FMIPs测定司帕沙星的影响
不同的pH条件下，印迹聚合物中结合位点的官能团存在形式不同，印迹聚合物的结合性能也不同。为提高印迹聚合物的结合性能，探索不同的pH条件对司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)测定司帕沙星的影响是非常重要的。
试验方法：用柠檬酸和柠檬酸钠配制pH＝5.0和pH＝5.5的缓冲溶液，用磷酸一氢钠和磷酸氢二钠配制pH＝6.0、pH＝6.5、pH＝7.0、pH＝7.5和pH＝8.0的缓冲溶液，缓冲液的浓度均为0.01mol/L。然后分别取一定量的司帕沙星标准溶液和1mg/ml实施例1所制备的MS-FMIPs溶液于4ml EP管中，用不同pH的缓冲溶液将各体积补至4ml，配成终浓度为 5.00μg/ml的司帕沙星标准溶液。摇匀后室温静置30min。将荧光分光光度计F-4600的参数设定为：激发波长为365nm，扫描范围为450-600nm，光栅狭缝均为10.0nm，激发电压为400V。测定不同样品的荧光强度，每个样品平行测定3次，取平均值。分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)也采用相同的方法测定pH对MS-FNIPs测定司帕沙星的影响。试验结果，见图9。
从图9可以看出，随着溶液pH的增加，印迹因子先增加后减小，在pH＝6.0时达到最大值。当pH在5.0-6.0时，司帕沙星的氨基容易发生质子化，减弱了MS-FMIPs对司帕沙星的结合能力。当pH在6.0-8.0时，功能单体丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-3-MAP) 的羧基溶于发生去质子化，导致结合能力减弱。同时，在稍偏酸性的溶液中，非特异性吸附减弱。因此，出现了在pH＝6.0时印迹因子最大这个现象。
效果试验例1：不同浓度的司帕沙星对MS-FMIPs荧光猝灭的影响
为了评估司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)和分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)对司帕沙星的不同识别能力，采用滴定法，分别测定MS-FMIPs和MS-FNIPs 对不同浓度的司帕沙星的荧光响应。
试验方法：用天平称量1.0mg的司帕沙星，溶于1ml的超纯水中，制得1mg/ml的司帕沙星标准溶液，并放于冰箱4℃保存。分别取一定量的司帕沙星标准溶液和1mg/ml实施例1所制备的MS-FMIPs溶液于4ml EP管中，用pH为6.0的磷酸盐缓冲液将体积补至4ml，配成终浓度分别为0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、15.00、20.00μg/ml的标准溶液。将荧光分光光度计F-4600的参数设定为：激发波长为365nm，扫描范围为400-700nm，光栅狭缝均为 10.0nm，激发电压为400V。每个样品平行测定3次，取平均值。分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)采用和上述相同的方法进行操作。MS-FMIPs对不同浓度的司帕沙星的荧光响应试验结果见图10；MS-FNIPs对不同浓度的司帕沙星的荧光响应试验结果见图11。
从图10、11可以看出，当司帕沙星浓度在0.5-20.0μg/ml的范围时，MS-FMIPs和MS-FNIPs的荧光强度均随其浓度增加而减弱，且MS-FMIPs的荧光猝灭幅度更大。
同时，根据Stern-Volmer公式作图，可以得到检测的标准曲线：
F0/F-1＝Ksv[Cq]
其中F0为原始的MS-FMIPs溶液的荧光强度，F为每一个司帕沙星溶液浓度对应下的荧光强度。图12是MS-FMIPs的荧光强度与司帕沙星浓度的线性关系图，图13是MS-FNIPs的荧光强度与司帕沙星浓度的线性关系图。
如图12、13所示，MS-FMIPs和MS-FNIPs对所在浓度范围的司帕沙星均呈现良好的线性关系，相关性系数均为0.998。
MS-FMIPs和MS-FNIPs所得标准曲线的斜率之比Ksv(MS-FMIPs)/Ksv(MS-FNIPs)即为印迹因子(IF)，可用来衡量印迹聚合物的印迹效果。根据斜率Ksv(MS-FMIPs)/Ksv(MSFNIPs)算出印迹因子为2.55，说明MS-FMIPs对司帕沙星具有较好的专一性识别能力。此外，利用3σ/Ksv(MS-FMIPs)求出这一方法的检测线为0.118μg/ml，其中σ为仪器空白信号的标准偏差。
效果试验例2：类似物对MS-FMIPs测定司帕沙星的影响
为了探索司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)对司帕沙星的选择性识别能力，实验中选择司帕沙星、诺氟沙星、环丙沙星、加替沙星与克林沙星作为结构类似物，并在相同的摩尔浓度下进行研究。
试验方法：分别取一定量的司帕沙星、诺氟沙星、环丙沙星、加替沙星、克林沙星和1mg/ml 实施例1制备的MS-FMIPs溶液于4ml EP管中，用pH为6.0的磷酸盐缓冲液将体积补至4ml，配成模板和类似物的摩尔浓度均为15.4umol/L(等于司帕沙星浓度为5.00μg/ml)的溶液。室温静置30min后，分别测定其荧光强度，每个样品平行测定3次，取平均值。分子非印迹-量子点介孔材料(MS-FNIPs)也采用相同的方法测定类似物对MS-FNIPs测定司帕沙星的影响。试验结果，见图14。
如图14所示，可以看出相比于结构类似物，司帕沙星对MS-FMIPs的荧光淬灭效率最大，且(F0/F-1)MS-FMIPs/(F0/F-1)MS-FNIPs比值最大为2.48，而结构类似物淬灭效率相对较低，(F0/F-1) MS-FMIPs/(F0/F-1)MS-FNIPs比值分别是：诺氟沙星为1.29，环丙沙星为1.50，加替沙星为1.35以及克林沙星为1.27。这些结果表明MS-FMIPs对司帕沙星具有较好的选择性和特异性识别能力。原因主要是MS-FMIPs中存在与司帕沙星空间大小互补的特异性印迹空穴，而MS-FNIPs缺乏特异性，只依靠物理吸附识别。
效果试验例3：实际样品检测
为了验证司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料(MS-FMIPs)检测司帕沙星的实用性，采用人体血清进行加标回收实验。
试验方法：血清样品是由华南师范大学的校医院健康自愿者提供，取回后放于冰箱-20℃冻存。使用前将样品放在37℃水浴条件下缓慢振荡溶解。因血清样品中未检测到司帕沙星，故采用加标回收实验。使用时将血清样品用水稀释20倍，并向其中加入一系列不同浓度的司帕沙星溶液和1mg/ml本发明实施例1所制备的MS-FMIPs溶液，混匀后静置30min，然后以 5000rpm的转速离心10min去掉上清，将MS-FMIPs重悬在等体积的pH为6.0的磷酸盐缓冲液中进行荧光测量。每个样品平行测定3次后取均值。试验结果，见表1。
表1 MS-FMIPs对血清中司帕沙星的回收率实验
Figure BDA0001496147160000121
从表中可以看出，将终浓度为1.0、2.0、4.0μg/ml的司帕沙星分别加入到血清样品中，所得回收率分别为93.2％、88.8％和102％，相对标准偏差分别为3.2％、4.5％和4.0％，均小于 5％。这些结果表明这种方法对于实际样品中司帕沙星的检测具有较好的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，由模版分子司帕沙星、3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷，形成预作用复合物；
然后，由表面活性剂、交联剂、所述预作用复合物和L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点，形成复合物；
最后，将复合物中的模版分子司帕沙星和表面活性剂洗脱，得到司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料；
所述丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷的结构式如下：
Figure FDA0002624942380000011
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备预作用复合物
将模版分子司帕沙星溶于二甲基甲酰胺溶液中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在室温条件下，搅拌反应2小时，制得预作用复合物；
2)制备复合物
将表面活性剂溶于水中，加入摩尔浓度2.0M的氢氧化钠溶液，将溶液pH值调至11，在温度为80℃的条件下，加入交联剂、步骤1)制得的预作用复合物和L-半胱氨酸修饰的Mn掺杂的ZnS量子点，并反应6小时，制得复合物；
3)洗脱模版分子司帕沙星和表面活性剂
待步骤2)制得的复合物冷却至室温，在转速为12000rpm的条件下离心10分钟，去掉上清液，用洗脱液反复洗涤，除去复合物中的模版分子司帕沙星和表面活性剂，干燥，得到司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述模版分子司帕沙星、3-氨丙基三乙氧基硅烷、丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:4:4。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷由以下步骤制备所得：
将3-巯基丙酸和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶于无水乙醇中，加入三乙胺溶液，将溶液pH值调至8，在温度为40℃条件下，搅拌反应2小时，制得丙酸硫基甲基乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点由以下步骤制备所得：
S1：将ZnSO4˙7H2O、MnCl2˙4H2O和L-半胱氨酸溶于水中，再逐滴加入氢氧化钠溶液将混合液的pH调至8—9；通氮气半个小时除去溶液中溶解的氧气；
S2：将Na2S.9H2O溶于水中，然后逐滴加入到步骤S1制备的除完氧气的混合溶液中，在与空气相通、温度为50℃的条件下，回流14小时；
S3：加入异丙醇，经过沉淀、离心、分离、清洗、重悬后得到纯化的L-半胱氨酸修饰Mn掺杂ZnS量子点。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂选自正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述洗脱液为80％(v/v)的乙醇/水溶液。
9.一种司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料，其特征在于：所述司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料为根据权利要求1—8中任意一项所述的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料的制备方法制备获得的。
10.权利要求9所述的司帕沙星分子印迹-量子点介孔材料在检测样品中司帕沙星含量的应用。
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