CN109490283A - 四（对羟基苯基）卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用 - Google Patents

四（对羟基苯基）卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了四(对羟基苯基)卟啉‑β‑CD超分子在检测氟离子中的应用，其是采用电化学发光法检测氟离子，所述四(对羟基苯基)卟啉‑β‑CD超分子作为电化学发光试剂。电化学发光法检测氟离子的过程包括以四(对羟基苯基)卟啉‑β‑CD超分子为电化学发光试剂，K2S2O8为共反应剂，检测氟离子与电化学发光试剂和共反应剂混合后的电化学发光强度，ECL强度与F‑的浓度在2～100μmol·L‑1之间存在良好的线性关系。与现有氟离子检测方法相比，本发明的检测方法操作过程简单方便，灵敏度及选择性高。

Description

四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用
技术领域
本发明涉及一种四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用。
背景技术
氟是人体内重要的微量元素之一，氟化物是以氟离子的形式，调查显示，氟广泛分布于自然水体中，骨和牙齿中含有人体内氟的大部分，氟化物与人体生命活动及牙齿、骨骼组织代谢密切相关。氟是牙齿及骨骼不可缺少的成分，少量氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力，防止龋齿。但是，氟过量的摄入，氟离子会与血液中的钙离子结合，生成不溶的氟化钙，从而进一步造成低血钙症，也就是常说的氟中毒。因此，快速准确的检测日常用品中氟离子的含量非常重要。近几年研究发现，有关电化学发光(ECL)传感器检测氟离子的文献少有报道，存在检测不灵敏，稳定性低等问题。
环糊精与卟啉结合构筑的超分子因兼具卟啉优越的物理、化学及光学特征以及环糊精良好的水溶性、分子识别能力而在模拟酶催化、生命科学、药物控释、电子转移过程等方面有广泛的应用，如郭喜良(“光谱法研究卟啉生物大分子在有序介质中的组装”，山西大学，2004年6月)通过将meso-四(对-羟基苯基)卟啉(THPP)的DMSO溶液与β-环糊精、的溶液混合，用磷酸盐缓冲液控制酸度，静置30min，成功组装得到THPP-β-CD超分子。但没有有关将环糊精-卟啉超分子用于氟离子检测的报道。
发明内容
本发明的目的在于根据上述背景技术的现状，提供了一种四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用，其特点在于：采用电化学发光法检测氟离子，其中，所述四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子作为电化学发光试剂。
一种电化学发光法检测氟离子的方法，包括：以四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子为电化学发光试剂，K2S2O8为共反应剂，检测氟离子与电化学发光试剂和共反应剂混合后的电化学发光强度。所述方法的具体步骤包括：
(1)配制系列浓度的氟离子标准溶液；
(2)将四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子和K2S2O8加入磷酸盐缓冲液中，得到电化学发光试剂溶液；
(3)将步骤(1)的氟离子标准溶液与步骤(2)的电化学发光试剂溶液混合，检测电化学发光强度，得到电化学发光强度与氟离子浓度的标准曲线或线性方程；
(4)将待测氟离子溶液与步骤(2)的电化学发光试剂溶液混合，检测电化学发光强度，通过步骤(3)的标准曲线或线性方程得出待测氟离子溶液中氟离子的浓度。
优选地，所述磷酸盐缓冲液的pH＝7.0。
优选地，检测电化学发光强度的电位窗为-0.2V～-1.6V。
本发明四(对羟基苯基)卟啉-β-CD/K2S2O8体系的ECL强度与F-的浓度在2～100μmol·L-1之间存在良好的线性关系：lnI0/I＝0.1083+0.0122C(F-)，相关系数R2＝0.9957。与现有氟离子检测方法相比，本发明的检测方法操作过程简单方便，灵敏度及选择性高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是THPP-β-CD/K2S2O8体系与THPP/K2S2O8体系的ECL强度对比图。
图2是THPP-β-CD/K2S2O8体系扫描23圈的ECL稳定性。
图3是THPP-β-CD/K2S2O8体系加入F-前后的ECL强度对比图(插图是加入F-前后的ECL强度的自然对数之比与F-浓度之间的关系图)。
图4是THPP-β-CD/K2S2O8体系对F-检测的选择性。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)THPP-β-CD超分子材料的制备
将四(对羟基苯基)卟啉(THPP)溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，得到0.1mmol·L-1的THPP溶液。将β-CD粉末溶解在水中配制成溶液，得到0.9mmol·L-1的β-CD溶液。500μL上述配制好的THPP溶液在500μL、pH＝7.0、0.1mol·L-1磷酸盐缓冲溶液中质子化后，加入150μL、0.9mmol·L-1的β-CD，摇匀，静置15min，得到THPP-β-CD超分子，备用。
(2)F-浓度检测
①.将玻碳电极依次用0.3μm和0.05μm的三氧化二铝粉打磨抛光，然后用二次蒸馏水冲洗，待用。
②.实验室采用传统的三电极体系：裸的玻碳电极(GCE，直径3.0mm)作为工作电极，Ag/AgCl电极(含饱和KCl溶液)作为参比电极，铂柱电极作为对电极。MPI-A型毛细管电泳-电化学发光分析仪(购买于西安瑞迈分析仪器有限责任公司)用于电化学以及电化学发光实验。
③.F-标准溶液的配制：称取准确量的KF溶解在水中，配制成1mmol··L-1的KF溶液，再稀释成系列不同浓度的标准溶液，备用。
④.以pH＝7.0的PBS缓冲溶液作为支持电解质，移液枪准确移取100μL上述成功制备的THPP-β-CD超分子材料加入5mL磷酸盐缓冲液(含0.1mol·L-1的K2S2O8)中，得到电化学发光试剂溶液，K2S2O8作为共反应剂，THPP-β-CD超分子作为电化学发光试剂，检测电化学发光时，电化学发光分析仪的光电倍增管偏压设置为800V，扫速0.1V··S-1、电位窗在-0.2～-1.6V。
如图1所示，在相同条件下，THPP-β-CD/K2S2O8体系的ECL强度是THPP/K2S2O8体系的6倍。
如图2所示，THPP-β-CD/K2S2O8体系连续扫描23圈的ECL强度并无变化，表明THPP-β-CD/K2S2O8具有良好的电化学发光稳定性。
⑤.将一定体积的F-标准溶液与一定体积的电化学发光试剂溶液混合，用电化学发光分析仪检测加入前后的电化学发光(ECL)强度，电化学发光分析仪的光电倍增管偏压设置为800V，扫速0.1V··S-1、电位窗在-0.2～-1.6V。
如图3所示，氟离子对THPP-β-CD/K2S2O8体系的ECL信号具有淬灭作用，且ECL强度与F-的浓度在2～100μmol·L-1之间存在良好的线性关系：1nI0/I＝0.1083+0.0122C(F-)，相关系数R2＝0.9957。I0为加入F-前THPP-β-CD/K2S2O8体系的ECL强度，I为加入F-后THPP-β-CD/K2S2O8体系的ECL强度，C(F-)为F-的浓度。
⑥.按步骤⑤相同的条件，将待测氟离子溶液与电化学发光试剂溶液混合，检测电化学发光强度，利用ECL强度与F-的标准曲线(或线性方程)得出待测氟离子溶液中氟离子的浓度。
⑦.用浓度为10mmol.L-1的干扰离子(Na+、Fe3+、K+、Ca2+、Cl-、Br-、I-等)溶液替代F-溶液，检测干扰离子加入前后的电化学发光(ECL)强度。
由图4可以看出，尽管干扰离子的浓度是10mmol·L-1·，目标检测物F-的浓度为20μmol·L-1，但是F-对THPP-β-CD/K2S2O8体系ECL信号的淬灭效率远远大于Na+、Fe3+、K+、Ca2+、Cl-、Br-、I-等离子，也就是THPP-β-CD/K2S2O8体系对F-检测具有很高的选择性，体系中同时存在的上述离子对F-检测没有造成干扰。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子在检测氟离子中的应用，其特征在于：采用电化学发光法检测氟离子，其中，所述四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子作为电化学发光试剂。
2.一种电化学发光法检测氟离子的方法，包括：以四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子为电化学发光试剂，K2S2O8为共反应剂，检测氟离子与电化学发光试剂和共反应剂混合后的电化学发光强度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤包括：
(1)配制系列浓度的氟离子标准溶液；
(2)将四(对羟基苯基)卟啉-β-CD超分子和K2S2O8加入磷酸盐缓冲液中，得到电化学发光试剂溶液；
(3)将步骤(1)的氟离子标准溶液与步骤(2)的电化学发光试剂溶液混合，检测电化学发光强度，得到电化学发光强度与氟离子浓度的标准曲线或线性方程；
(4)将待测氟离子溶液与步骤(2)的电化学发光试剂溶液混合，检测电化学发光强度，通过步骤(3)的标准曲线或线性方程得出待测氟离子溶液中氟离子的浓度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述磷酸盐缓冲液的pH＝7.0。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：检测电化学发光强度的电位窗为-0.2V～-1.6V。
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