本發(fā)明屬于新材料制備及食品品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及了一種可靈敏檢測(cè)環(huán)丙沙星的熒光雙金屬mofs膜傳感器及方法。

背景技術(shù)：

1、環(huán)丙沙星(ciprofloxacin，cip)是一種合成的第三代喹諾酮類抗菌藥物，由于其廣譜抗菌活性、殺菌功效及較低的成本，廣泛應(yīng)用于預(yù)防和控制人和動(dòng)物的廣泛感染。然而，環(huán)丙沙星在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化效率低，易通過(guò)食物鏈殘留在畜禽與人體中，導(dǎo)致多種疾病的產(chǎn)生并威脅人類健康。此外，由于環(huán)丙沙星難以降解并在環(huán)境中保持活性，低劑量的環(huán)丙沙星也會(huì)造成很大的傷害。因此，亟需開發(fā)高靈敏、簡(jiǎn)便的快速檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)丙沙星的檢測(cè)。

2、目前，已經(jīng)開發(fā)并使用了多種用于檢測(cè)環(huán)丙沙星的方法，包括高效液相色譜-質(zhì)譜、電化學(xué)方法，分光光度法等。在上述方法中，高效液相色譜-質(zhì)譜法需要非常昂貴的儀器和專業(yè)人員來(lái)操作，電化學(xué)方法具有不可避免的環(huán)境干擾，這極大地限制了它們的靈敏度，分光光度法檢測(cè)儀器較大型，且在檢測(cè)范圍方面存在一些局限性；此外，這些方法仍需復(fù)雜的前處理操作，繁瑣耗時(shí)，不利于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

3、金屬有機(jī)框架材料(metal-organic?frameworks，mofs)是一種由金屬陽(yáng)離子或金屬簇與有機(jī)配體組成的新興探針，具有高表面積、可調(diào)節(jié)的金屬離子種類和多樣化的功能位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)客體分子有強(qiáng)相互作用力，成為了選擇性識(shí)別抗生素、霉菌毒素等農(nóng)業(yè)化學(xué)有害物的優(yōu)異載體。有些mofs還具備熒光特性。相較于有機(jī)熒光團(tuán)，基于mofs的熒光探針?lè)€(wěn)定性高，合成簡(jiǎn)便，納米結(jié)構(gòu)可預(yù)測(cè)，可廣泛應(yīng)用于抗生素的分析檢測(cè)。常規(guī)mofs通常以粉末形式存在，分散性差，難以集成傳感器件，限制了其在便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的應(yīng)用。

4、商業(yè)化濾膜作為由高分子聚合物材料組成的低成本薄膜材料，具備高通量、低成本等優(yōu)勢(shì)，但單一的濾膜等材料僅具備支撐、篩分及吸附能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的直接檢測(cè)，在分析檢測(cè)領(lǐng)域仍存在限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決背景中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種可靈敏檢測(cè)環(huán)丙沙星的熒光雙金屬mofs膜傳感器及方法。本發(fā)明利用熒光雙金屬mofs膜傳感器的表面熒光圖像變化實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中微量環(huán)丙沙星的快速靈敏檢測(cè)。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一、一種可靈敏檢測(cè)環(huán)丙沙星的熒光雙金屬mofs膜傳感器

4、所述熒光雙金屬mofs膜傳感器包括基底和裝載于基底表面的熒光雙金屬mofs材料，所述基底用于裝載熒光雙金屬mofs材料，所述熒光雙金屬mofs材料用于響應(yīng)環(huán)丙沙星產(chǎn)生熒光信號(hào)變化，并且可穩(wěn)定固定在膜基底上。

5、具體地，所述熒光雙金屬mofs材料主要由雙金屬離子a溶液和有機(jī)配體b溶液混合制備而成；所述雙金屬離子a溶液的組分包括金屬離子a1和金屬離子a2，所述金屬離子a1為銪離子eu3+，所述金屬離子a2為鋱離子tb3+，所述有機(jī)配體b溶液的組分包括有機(jī)配體b，所述有機(jī)配體b為5’-腺苷酸。

6、具體地，所述金屬離子a溶液中金屬離子a1和金屬離子a2的物質(zhì)的量之和與所述有機(jī)配體b溶液中有機(jī)配體b的物質(zhì)的量之間的比值為0.5～10：1。所述金屬離子a1的物質(zhì)的量與所述金屬離子a2的物質(zhì)的量之間的比值為0.2～5：1。

7、具體地，所述熒光雙金屬mofs材料響應(yīng)環(huán)丙沙星產(chǎn)生熒光信號(hào)變化具體為：在365nm的激發(fā)波長(zhǎng)下，所述熒光雙金屬mofs材料在特征波長(zhǎng)處的熒光強(qiáng)度值與環(huán)丙沙星的濃度的對(duì)數(shù)呈正相關(guān)；所述特征波長(zhǎng)選自615～625nm，所述特征波長(zhǎng)優(yōu)選為620nm。

8、二、一種可靈敏檢測(cè)環(huán)丙沙星的熒光雙金屬mofs膜傳感器的制備方法所述制備方法包括以下步驟：

9、1)將雙金屬離子a溶液與有機(jī)配體b溶液在20～30℃(優(yōu)選25℃)下混合反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后，取沉淀物，對(duì)沉淀進(jìn)行清洗烘干處理，制備得到熒光雙金屬mofs材料；

10、所述步驟1)中，所述雙金屬離子a溶液由濃度為0.01mol/l～1mol/l的金屬離子a1溶液與濃度為0.01mol/l～1mol/l的金屬離子a2溶液按照1：1的體積比混合而成。所述有機(jī)配體b溶液的濃度為0.05mol/l～1mol/l。

11、所述步驟1)中，所述雙金屬離子a溶液與有機(jī)配體b溶液按照11：7.5的體積比混合。

12、所述步驟1)中，所述烘干溫度為50～70℃，優(yōu)選為60℃；

13、2)獲取基底材料并將基底材料清洗后干燥備用，得到基底。具體為：獲取基底材料，隨后利用去離子水、乙醇和去離子水分別對(duì)基底材料進(jìn)行3次超聲清洗處理，再干燥不少于10min，得到基底。

14、所述步驟2)中，基底材料為尼龍膜、聚醚砜膜、聚四氟乙烯膜、醋酸纖維膜或?yàn)V紙。

15、3)通過(guò)二次生長(zhǎng)法將所述步驟1)中得到的熒光雙金屬mofs材料固定于所述步驟2)中得到的基底上，經(jīng)清洗烘干后得到所述熒光雙mofs膜傳感器。

16、所述步驟3)中，所述二次生長(zhǎng)法為涂布法、抽濾法、化學(xué)交聯(lián)或者靜電紡絲。所述烘干溫度為50～70℃，優(yōu)選為60℃。

17、所述步驟3)中，熒光雙金屬mofs材料的質(zhì)量：熒光雙金屬mofs材料在基底上的負(fù)載面積為100～800μg：132.7mm2。

18、優(yōu)選地，所述步驟3)中，所述二次生長(zhǎng)法為抽濾法，具體過(guò)程為：將濾膜清洗后干燥后，得到濾膜基底；隨后將濾膜基底置于真空過(guò)濾裝置中，通過(guò)壓力作用將200μl濃度為500～4000μg/ml的熒光雙金屬mofs溶液(eu/tb-mofs溶液)抽濾至濾膜基底(負(fù)載面積為132.7mm2)上，再將抽濾后的濾膜基底置于洗滌液中清洗，能夠清洗去除易脫落的顆粒，最后將清洗后的濾膜基底置于烘箱中，在60℃下干燥2h，得到均勻穩(wěn)定負(fù)載熒光雙金屬mofs材料的薄膜作為熒光雙金屬mofs膜傳感器。所述洗滌液為乙醇水溶液。

19、三、一種采用熒光雙金屬mofs膜傳感器的環(huán)丙沙星檢測(cè)方法

20、所述檢測(cè)方法的具體過(guò)程為：利用熒光測(cè)定儀器檢測(cè)所述熒光雙金屬mofs膜傳感器的原始熒光信號(hào)，隨后將所述熒光雙金屬mofs膜傳感器與待檢測(cè)液混合反應(yīng)3～30分鐘后，取出反應(yīng)后熒光雙金屬mofs膜傳感器，利用熒光測(cè)定儀器檢測(cè)所述反應(yīng)后熒光雙金屬mofs膜傳感器的反應(yīng)后熒光信號(hào)，根據(jù)反應(yīng)后熒光信號(hào)與原始熒光信號(hào)得到熒光信號(hào)變化值，將所述熒光信號(hào)變化值代入到預(yù)先建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線中，得到待檢測(cè)液中環(huán)丙沙星的濃度。

21、具體地，所述熒光信號(hào)為熒光強(qiáng)度或熒光圖像顏色。

22、當(dāng)所述熒光信號(hào)為熒光強(qiáng)度時(shí)，所述的根據(jù)反應(yīng)后熒光信號(hào)與原始熒光信號(hào)得到熒光信號(hào)變化值的過(guò)程具體為：通過(guò)計(jì)算得到反應(yīng)后熒光強(qiáng)度f(wàn)與原始熒光強(qiáng)度f(wàn)0的差值，隨后計(jì)算得到所述差值與原始熒光強(qiáng)度f(wàn)0的比值(f-f0)/f0，將所述比值(f-f0)/f0作為熒光信號(hào)變化值；

23、當(dāng)所述熒光信號(hào)為熒光圖像顏色時(shí)，所述的根據(jù)反應(yīng)后熒光信號(hào)與原始熒光信號(hào)得到熒光信號(hào)變化值的過(guò)程具體為：通過(guò)計(jì)算得到反應(yīng)后熒光圖像顏色與原始熒光圖像顏色之間的歐氏距離(ed)，將所述歐氏距離作為熒光信號(hào)變化值。

24、所述熒光雙金屬mofs傳感器和待檢測(cè)液的混合方式包括但不限于浸泡和過(guò)濾等方式。將所述熒光雙金屬mofs膜傳感器與待檢測(cè)液混合的過(guò)程具體為：

25、將所述熒光雙金屬mofs膜傳感器浸沒(méi)于所述待檢測(cè)液中；

26、或者，將所述熒光雙金屬mofs膜傳感器置于抽濾裝置的過(guò)濾槽中，隨后啟動(dòng)抽濾裝置中的真空泵，通過(guò)真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓差推動(dòng)待檢測(cè)液通過(guò)所述熒光雙金屬mofs膜傳感器。過(guò)濾過(guò)程中，熒光雙金屬mofs膜傳感器與待檢測(cè)液發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)控制過(guò)濾速度，可將反應(yīng)時(shí)間控制在3～30分鐘之間。

27、所述待檢測(cè)液為市面銷售的脫脂奶粉或雞胸肉的提取液。

28、所述標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立過(guò)程具體為：配制含有梯度濃度的環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用熒光測(cè)定儀器檢測(cè)所述熒光雙金屬mofs膜傳感器的原始熒光信號(hào)，將每份環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液與熒光雙金屬mofs膜傳感器混合均勻，反應(yīng)3～30分鐘后，取出反應(yīng)后熒光雙金屬mofs膜傳感器，利用熒光測(cè)定儀器檢測(cè)所述反應(yīng)后熒光雙金屬mofs膜傳感器的反應(yīng)后熒光信號(hào)，計(jì)算反應(yīng)后熒光信號(hào)與原始熒光信號(hào)之間的變化值，對(duì)各環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)應(yīng)的變化值與各自的實(shí)際濃度進(jìn)行擬合，得到所述標(biāo)準(zhǔn)曲線。

29、本發(fā)明利用熒光雙金屬mofs材料可以吸附環(huán)丙沙星并引發(fā)熒光信號(hào)變化的特點(diǎn)，由于熒光雙金屬mofs材料中能量轉(zhuǎn)移次數(shù)及效率更高，提高了傳感器對(duì)環(huán)丙沙星的熒光響應(yīng)能力。將熒光雙金屬mofs材料制備成膜具有良好的富集性能與穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)實(shí)際檢測(cè)的需求，拓寬了金屬有機(jī)框架材料在比色傳感上的應(yīng)用，且為現(xiàn)場(chǎng)便攜式檢測(cè)提供一定的借鑒。

30、本發(fā)明的有益效果：

31、1、本發(fā)明制備了熒光雙金屬mofs材料，實(shí)現(xiàn)可視化檢測(cè)的同時(shí)，利用雙金屬mofs材料中更高的能量轉(zhuǎn)移次數(shù)以及更高效的能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，提升了傳感器對(duì)環(huán)丙沙星的檢測(cè)效果。

32、2、本發(fā)明熒光雙金屬mofs膜傳感器借助金屬離子與有機(jī)配體的配位作用，穩(wěn)定性強(qiáng)，可在有機(jī)試劑中直接檢測(cè)環(huán)丙沙星。

33、3、本發(fā)明熒光雙金屬mofs膜傳感器可作為簡(jiǎn)便的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器件，直接對(duì)粗提溶液中環(huán)丙沙星進(jìn)行熒光定量檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)前處理和檢測(cè)的一體化，為抗生素的快速同時(shí)檢測(cè)提供簡(jiǎn)便高效手段。

34、4、本發(fā)明熒光雙金屬mofs膜傳感器的檢測(cè)范圍為0.001～10μg/ml，檢測(cè)限為1.7ng/ml。