基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境/食品/醫(yī)學(xué)/生物檢驗測定技術(shù)W及化學(xué)傳感/分析領(lǐng)域，具 體設(shè)及一種基于刺激響應(yīng)共輛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二氧化碳（C〇2)對維持大氣循環(huán)、生態(tài)平衡、碳循環(huán)等方面起著重要作用，通過檢 測CA的濃度為提前預(yù)測火山爆發(fā)、地震及海嘯提供巨大幫助。但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速 發(fā)展，大量天然含碳資源被燃燒和消耗，使得前所未有的C〇2被排放到大氣中，增大空氣中 0)2的含量，導(dǎo)致"溫室效應(yīng)"，使地球表面溫度升高。在封閉空間內(nèi)，C0 2的濃度過高會對人 體健康產(chǎn)生巨大影響，例如，頭痛、屯、跳加速、永久性腦損傷、昏迷甚至死亡。因此，0)2的傳 感及捕獲研究越來越受到重視。
[0003] 作為高等有機體的關(guān)鍵代謝產(chǎn)物之一，C〇2是調(diào)節(jié)和維持有機體體液離子平衡和 抑平衡的重要角色；而且由于它具有一定的水溶性及良好的生物相容性和生物膜通透性， 所W其代謝過程與有機體多項生命活動息息相關(guān)。例如，碳酸酢酶（Carbonic Anhy化ase， CA)是紅細(xì)胞的主要蛋白質(zhì)成分之一，其催化的最重要的反應(yīng)是二氧化碳可逆的水合作用 C'化(g) +出0^ H+ + HC(V，使它在生理抑值條件加二~7. 0)下很快進(jìn)行，在碳酸酢酶 的催化下二氧化碳水合的因子在1〇7左右。上述反應(yīng)對幫助體內(nèi)組織排除二氧化碳極為重 要。此外，在睫狀體上皮細(xì)胞中，CA對維持眼壓平衡起著重要作用，臨床上CA是治療青光 眼的主要藥物祀點。因此，實現(xiàn)對二氧化碳含量W及轉(zhuǎn)化的檢測，在維護(hù)人類生命體健康、 探索生命活動的規(guī)律W及控制溫室氣體排放等方面具有重大意義。
[0004] 目前，叫的傳感分析通常依賴紅外光譜、氣相色譜和電化學(xué)的方法來進(jìn)行定性和 定量分析。但是，該些方法需要的儀器體積龐大，造價昂貴，并且需要經(jīng)過專口訓(xùn)練的操作 人員。近年來，新型刺激響應(yīng)共輛聚合物的研究引起了科研人員的濃厚興趣，由于共輛聚合 物強的捕獲光的能力和巧光信號放大功能，檢測體系的檢測靈敏度大大提高，廣泛應(yīng)用于 病原微生物、金屬離子、小分子化合物W及疾病相關(guān)生物標(biāo)志物的高靈敏診斷和檢測領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于刺激響應(yīng)共輛聚合物的應(yīng)用，發(fā)明人根據(jù)研究發(fā)現(xiàn) 該共輛聚合物能夠特異性地響應(yīng)二氧化碳，基于二氧化碳對該刺激響應(yīng)共輛聚合物特異 的巧光澤滅效應(yīng)W及碳酸酢酶（CA)特異性催化二氧化碳轉(zhuǎn)化的活性，將該共輛聚合物應(yīng) 用于二氧化碳濃度及碳酸酢酶催化二氧化碳轉(zhuǎn)化檢測。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為；
[0007] -種基于刺激響應(yīng)共輛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方法，為根據(jù)二氧 化碳對該刺激響應(yīng)共輛聚合物的巧光澤滅效應(yīng)，來檢測二氧化碳濃度或碳酸酢酶（CA)特 異性催化C〇2在水中的轉(zhuǎn)化效率的方法；
[0008] 所述的基于刺激響應(yīng)共輛聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方法，其特征為根據(jù) 二氧化碳對該刺激響應(yīng)共軛聚合物的熒光淬滅效應(yīng)，來檢測二氧化碳濃度或碳酸酐酶（CA) 特異性催化CO 2在水中的轉(zhuǎn)化效率的方法； 所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：
其中，式⑴中η = 8~50, X = 1-12, y = 2-12 ;R選自下述基團中的任意一種：
2. 如權(quán)利要求1所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物優(yōu)選為所述R為
η = 8-15 ;x = 2 ;y =2〇
3. 如權(quán)利要求1所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述的檢測二氧化碳濃度的方法，包括以下步驟： (1) 、將基于刺激響應(yīng)共軛聚合物溶于水，使其濃度為5. 0~50 μ M，然后通入待測氣 體； (2) 、通過對步驟（1)中得到的通入了待測氣體的溶液進(jìn)行紫光燈照射，得到溶液中聚 合物的顏色；或者，以375-450nm為激發(fā)波長，對步驟（1)中得到的通入了待測氣體的溶液 進(jìn)行熒光檢測，得到此時〇) 2濃度下的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物的最大熒光強度（記為I); (3) 、將步驟（2)中得到溶液中聚合物的顏色，與相同條件下的參比溶液中的聚合物熒 光顏色相比較，可以定性的得到CO2濃度的大小；或者，根據(jù)待測氣體對聚合物的最大熒光 強度（記為I)，與相同條件下的不含CO 2的時的聚合物最大熒光強度（Itl)比較，計算0)2對 共軛聚合物的淬滅效率，進(jìn)而得到待測氣體的二氧化碳含量。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述的相同條件下的〇)2濃度與聚合物熒光淬滅效率或熒光顏色之間關(guān)系的 測量方法，為以下兩種方法之一任意，包括以下步驟： 方法一，所述的參比溶液中的〇)2濃度與聚合物熒光顏色之間關(guān)系的測量方法： a) 、制備0)2的飽和水溶液； b) 、將飽和0)2水溶液與檢測緩沖液按不同比例混合，制得一系列間隔均勻的0~飽和 濃度的CO2的溶液，濃度間隔為0. 10~0. 20mM ; c) 、將相同量的上述刺激響應(yīng)共軛聚合物分別溶于步驟b)所得的溶液中，濃度為 5. 0~50 μ M，得到不同0)2濃度下的參比溶液； d) 、在紫外燈下分別觀察所述參比溶液，得到CO2濃度與顏色的對應(yīng)關(guān)系； 或者，方法二， 步驟a)~c)，同方法一， d) 、以375-450nm為激發(fā)波長，對CO2含量為0時的參比溶液進(jìn)行熒光檢測，記錄該溶 液中的聚合物的熒光發(fā)射光譜，所得的最大熒光強度記為I tl; e) 、將步驟c)中得到一系列參比溶液，以375-450nm為激發(fā)波長，分別進(jìn)行熒光檢測， 分別記錄不同CO2濃度的參比溶液中聚合物的熒光發(fā)射光譜，最大熒光強度記為I ; f )、計算C O2對共軛聚合物的淬滅效率，從而得到C 0 2濃度與所述聚合物淬滅效率 ((Iq-IVIq)的對應(yīng)關(guān)系。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述的檢測碳酸酐酶（CA)特異性催化CO 2在水中的轉(zhuǎn)化效率的方法，包括以 下步驟： 在50mM的0)2標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入聚合物，使聚合物濃度為5. 0~50 μM ;作為對照，在 另一個50mM的CO2標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入聚合物和CA，使和對照例聚合物濃度相同，同時，CA濃 度為I. 0~10.0 U ;再分別以375-450nm為激發(fā)波長，記錄545nm處熒光強度比值與時間的 關(guān)系；通過比較含與不含CA時，聚合物淬滅效率等同的時間，可以判斷0) 2在水中的轉(zhuǎn)化效 率。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述b)中，所述檢測緩沖液可為純水溶液、HEPES緩沖液、Tris緩沖液、PB緩 沖液或PBS緩沖液，優(yōu)選為純水溶液。
7. 如權(quán)利要求3所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述的步驟（1)中的溫度范圍優(yōu)選為0~30度。
8. 如權(quán)利要求7所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述的步驟（1)中的溫度最優(yōu)選為0度。
9. 如權(quán)利要求3所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方 法，其特征為所述紫外燈為365nm的紫外燈，照射時樣品與紫外燈的距離為l-5cm。
【專利摘要】本發(fā)明為一種基于刺激響應(yīng)共軛聚合物用于檢測二氧化碳含量或轉(zhuǎn)化的方法，該方法根據(jù)二氧化碳對該刺激響應(yīng)共軛聚合物的熒光淬滅效應(yīng)，來檢測二氧化碳濃度或碳酸酐酶(CA)特異性催化CO2在水中的轉(zhuǎn)化效率的方法；所述的基于刺激響應(yīng)共軛聚合物的結(jié)構(gòu)式如下。本發(fā)明利用CO2對聚噻吩的熒光淬滅效應(yīng)特異性的檢測CO2，避免了共價連接、酶催化等復(fù)雜的化學(xué)生物程序，可以快速、簡便的應(yīng)用于生物化學(xué)傳感。
【IPC分類】G01N21-64
【公開號】CN104865233
【申請?zhí)枴緾N201510295086
【發(fā)明人】邢成芬, 袁宏博, 展永, 安海龍, 齊俊杰
【申請人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月2日