纤维素纳米晶荧光探针的制备及Cu(II)检测性能文献综述

 2022-07-29 02:07

纤维素纳米晶的概念和作用

纳晶纤维素[1]( NCC) 是一种由价廉的可再生原料制备得到的棒状纳米材料。NCC 表面存在的羟基使其可直接进行化学修饰,也可作为生物模板组装负载无机纳米粒子,这赋予了NCC更多的功能。纤维素纳米晶是一种棒状的纳米级材料,具有优异的物理化学性能,如质轻、高结晶度、高纯度、高亲水性、超精细结构、可降解、生物相容及可再生等,来源广,可以从廉价的可再生资源中获得。此外,纤维素纳米晶还具有高比表面积和高长径比[2],表面存在大量活性基团,是良好的功能化模板载体,适合进行多功能设计和复合。

罗卫华[2]等用酸解法制备了纤维素纳米晶(CNC),然后用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯通过自由基聚合的方法对CNC进行包覆改性,制得改性纤维素纳米晶(m-CNC),再将m-CNC和聚乳酸(PLA)通过溶液浇注法制备复合材料。利用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、力学和降解性能测试研究了m-CNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,酸解法制备的棒状CNC直径约为5nm~26nm,长度约为40nm~380nm。随着m-CNC含量的增加,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势,当m-CNC的含量为8%时,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度与纯PLA的相比增加了43.3%。在PLA中加入适量的CNC或m-CNC,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小。m-CNC的加入减缓了m-CNC/PLA复合材料在模拟体液中的降解速率,但加速了其在土壤中的降解。

荧光探针的概念和作用

分子识别本质上是受体对底物选择性结合并产生某种特定功能的过程[4]。一般凡是在一定体系内,当一种物质或者体系的一种物理性质发生变化时,某种分子的荧光信号能发生相应改变,则该分子就可称为那种物质或物理性质的荧光探针。荧光分子探针主要功能由分子识别和将识别信息转换成荧光信号两部分组成。

荧光探针能对金属离子进行快速、可逆、选择性识别,且荧光强度随金属离子的浓度发生变化,具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、能进行非复杂采样等特点,在荧光示踪、生物成像、传感检测、药物载体、非线性光学装置、微电子光电材料等领域有广泛的应用前景。将低毒的纤维素纳米晶与荧光染料相结合,制备具有刺激响应性和荧光性的纤维素纳米晶荧光探针,能有效克服传统金属离子荧光探针的部分缺陷,具有亲水性好、光稳定性强、量子产率高、生物系统稳定性强、复合能力强等优点。同时提高了荧光染料在水中的分散性能,还具有检测灵敏度高、选择性好、方便快捷、试样量少、可进行开关操作、分辨能力强等。将在生物成像、金属离子检测、等方面有重要运用。

纳晶纤维素与荧光材料的复合

NCC具有独特的尺寸结构[5],优异的强度性质和物理化学性质,毒性较低,没有明显的环境问题,在众多领域有重要的应用价值。文章[1]全面阐述了NCC在复合增强、绿色催化、光电材料、酶固定化、抗菌和医用材料、生物传感器、荧光探针和药物释放等方面的应用,并对其稳定性、相容性和毒性等实际应用性能进行了相应的探讨。

魏嵩[6]以 1,8-萘酐、N,N-二甲基乙醇胺、三乙烯四胺为原料,通过酰亚胺化、缩合等反应,合成一种萘酰亚胺荧光探针,并通过核磁氢谱、红外光谱结构表征,测定了探针在乙醇与水的混合溶液中的荧光光谱。考察了金属离子浓度等因素的影响,对其配位机理进行了研究。结果显示,目标产物在乙醇-水溶液中对 Fe3 表现 出了专属选择性识别性能,在( 1.87 ~ 6.53) times; 10 - 6 g /mL 的 Fe3 浓度范围内,探针荧光强度与 Fe3 浓度有很好的线性关系,线性相关系数R=0.9953,检出限为405.1ng/mL。

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