编号：YYHY00990

篇名：功能化介孔硅荧光复合材料在抗生素检测中的应用研究

作者： 高丽娜

关键词： 功能化介孔硅; 荧光探针; 抗生素检测; 镧系金属; 便携式纸基传感平台;

机构： 广西大学

摘要： 抗生素残留的检测对保障生态环境安全和公众健康至关重要。在众多分析方法之中,荧光分析法因具备高灵敏度、操作简单和响应速度快等优点而被广泛应用。然而,大部分抗生素荧光传感体系存在光稳定性不足、水分散性差等问题,严重制约了其对目标物的检测灵敏度。因此,制备高灵敏度、高稳定性的抗生素荧光检测体系具有重要的现实意义。介孔二氧化硅SBA-15凭借其较大的比表面积和优异的化学稳定性,成为极具前景的光学传感基质材料。本研究分别以碳量子点（CDs）、镧系金属离子(Eu3+)、有机荧光分子(N-（1-萘基）乙二胺（NED）、1-（溴乙酰）芘（Py）和异硫氰酸荧光素酯（FITC）)以及类水滑石（HTlc）作为荧光信号单元,利用SBA-15作为固体保护基质,成功构建了三种具有高灵敏度和优异光稳定性的荧光传感体系,实现了对抗生素的单信号、双信号和三重信号痕量检测。具体研究内容如下: （1）为了实现抗生素检测体系的光稳定性和重复利用性,将CDs与SBA-15复合构建了纳米探针CDs@SBA-15,并将其应用于盐酸金霉素（CTC）的“turn-off”模式荧光检测和庆大霉素（GTM）的“turn-on”模式荧光检测。SBA-15作为保护基质有效改善了CDs的聚集诱导淬灭效应（ACQ）,其纳米限域效应显著提升了复合探针对GTM检测性能。荧光增强系数（Kec）为2.01×10～5,检出限（LOD）为29 n M。基于静电作用与光诱导电子转移（d-PET）机制协同作用,该复合探针实现了对CTC高灵敏检测,LOD低至113 n M,荧光淬灭常数（Ksv）为5.16×10～4。 （2）为提升检测灵敏度,优化检测模式,构建了含多反应位点的荧光纳米探针。基于双反应位点传感体系的设计要求,在SBA-15基质中引入了羧酸基团修饰的大环配体(1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA）)。通过接枝NED与镧系金属(Eu3+),制备了比率荧光探针NED-DASBA@Eu。利用NED的蓝色荧光（434 nm）与Eu3+的红色荧光信号（617 nm）之间的反向变化关系,在0–100μM浓度范围内实现了对盐酸土霉素（OTC）和盐酸四环素（TC）的比率检测,其对OTC和TC的LOD分别为0.029和0.066 n M。鉴于NED-DASBA@Eu在TCs检测中展现的优异光学性质及较高的灵敏度,构建了智能手机辅助的便携式纸基传感平台。此外,基于重氮化-偶联反应机制,在NO2–的介导下,构建了磺胺类抗生素（SAs）的定性与定量比色分析体系,其对磺胺甲噁唑（SMX）、磺胺甲噻二唑（SMT）、磺胺甲基嘧啶（SMR）和磺胺异噁唑（SIZ）的LOD分别为0.76、0.89、0.92和1.43 n M。此外,智能手机辅助的TCs便携式传感平台以及SAs的比色分析方法已成功应用于自来水、蜂蜜和湖水样品,进一步验证了所设计的传感系统在现场检测中的便利性。本项工作基于双反应位点的协同作用,建立了新型抗生素区分检测方法,为复杂基质中抗生素残留的鉴别提供了有效解决方案。 （3）为实现抗生素的痕量检测,扩大荧光颜色变化的范围,制备了三发射比率荧光探针。首先,利用Py对SBA-15进行改性修饰,得到具有蓝色荧光（384 nm）的PASBA。以PASBA为模板,具有红色荧光（617 nm）的Eu3+掺杂HTlc在PASBA孔道内外生长,并引入绿色荧光分子FITC（520 nm）构建了比率荧光探针HTlc:Eu@PASBA-F,用于TCs的灵敏检测。由于内滤效应（IFE）、d-PET机制和天线效应（AE）,该探针在TCs存在下表现出显著的三重荧光发射特性,其对OTC和TC的LOD分别为0.016和0.035 n M。此外,随着TCs的加入,传感体系的颜色由青色逐渐变为绿色、黄色、橙色,最后变为红色。利用该体系的多色变化特性,开发的便携式传感平台可满足现场监测需求。