氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子、制备方法及在检测人体呼出气体中CO2含量的应用技术

本发明专利技术属于超分子学科荧光检测技术领域，利用氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子作为检测二氧化碳的响应型荧光探针，详细论述了其制备方法以及在定量检测人体呼出气体中的二氧化碳含量方面的应用。本发明专利技术所述的响应二氧化碳的凝胶粒子荧光探针是以氰基苯乙烯类化合物为基础的间苯二甲酰胺衍生物。本发明专利技术设计的凝胶粒子即时响应型荧光探针制备方法简单，检测方法灵敏度高，操作容易，不依赖于大型仪器，可以实现对于人体呼出气体中的二氧化碳含量的定量检测，能够大大降低能源消耗以及测试成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于超分子学科荧光检测
，利用氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子作为检测二氧化碳的响应型荧光探针，详细论述了其制备方法以及在定量检测人体呼出气体中的二氧化碳含量方面的应用。本专利技术所述的响应二氧化碳的凝胶粒子荧光探针是以氰基苯乙烯类化合物为基础的间苯二甲酰胺衍生物。本专利技术设计的凝胶粒子即时响应型荧光探针制备方法简单，检测方法灵敏度高，操作容易，不依赖于大型仪器，可以实现对于人体呼出气体中的二氧化碳含量的定量检测，能够大大降低能源消耗以及测试成本。【专利说明】氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子、制备方法及在检测人 体呼出气体中C〇2
本专利技术属于超分子学科荧光检测
，具体涉及一种氰基苯乙烯类聚集诱导 发光凝胶粒子、制备方法及其在定量检测人体呼出气体中co 2含量方面的应用。
技术介绍
我们人类每天进行的各种生理活动，如饮食、运动、工作、睡眠等，都需要呼吸系统 为我们提供支持。我们吸入氧气，通过生理代谢产生二氧化碳，再呼出体外，这就构成了我 们呼吸系统气体循环的一个最基本的过程。生理环境中的二氧化碳气体，产生于人体组织 的生理代谢过程中，通过血液运送到肺部，再呼出体外。呼出气体中二氧化碳含量的这个指 标，能够反映出我们人体肺部的生理状况，进而反映出人体新陈代谢的水平，直接关系到个 人的健康好坏。 分析人体呼出气体中的二氧化碳含量，作为一种对人体生理健康状况进行分析的 无创伤的检测手段，在医疗诊断过程中，它能直接反映出呼吸系统的健康状况，能够及时发 现并用于判断相关呼吸道疾病的发生。而传统的测试方法，如利用核磁技术得到二氧化碳 图或是用红外、电化学的方法分析二氧化碳的含量，都面临着测试仪器昂贵，能耗高的问 题。加之测试时间长，这就造成了测试成本高昂，医疗费用昂贵的问题，不利于对患者的及 时对症诊疗与健康水平的分析。 因此，目前亟需要全新的检测机理或技术手段来补充这一短缺。近些年来，一些新 型的针对二氧化碳进行检测的荧光光谱探针技术由于其具有很好的灵敏性与选择性，能够 对二氧化碳进行快速响应，而且技术产品简单易得，价格低廉等特点受到大家广泛的关注 与认可。这些探针主要是利用二氧化碳与荧光探针之间的化学反应带来的荧光光谱的改变 或是利用二氧化碳与水产生碳酸导致体系中某一 pH敏感物的荧光光谱的改变来检测二氧 化碳的，优点包括:快速、灵敏等。但是在很多数情况下，对于通过化学反应来进行检测的荧 光探针，由于其很难在固态进行，而只能在溶液中发挥出很好的效果。而且它不能长时间存 放(容易跟空气中的二氧化碳反应，导致变质），不方便运输管理，所以无法进行大规模推广 使用。而对于利用二氧化碳与水产生碳酸导致荧光探针中某一 pH敏感物荧光光谱发生变 化的方法，水无法与二氧化碳反应完全，也就是说二氧化碳不能完全转变为碳酸，而大大的 降低了这些荧光探针的检测效率以及检测灵敏度。 本专利技术技术针对上述所阐明的情况，基于一种全新的机理，通过超分子相互作用， 设计并提出利用氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子作为即时定量检测人体呼出气体中 二氧化碳含量的荧光探针。首先，这一检测机理实现了对以往机理的突破与创新。再次，这 一技术产品的制备成本低廉、制备方法简单、制备周期很短、检测手段简单、不需要大型仪 器、能够大大降低能源消耗以及测试成本。第三，该技术产品对二氧化碳的响应时间短，可 以实现对人体呼出气体中二氧化碳含量的即时定量检测。第四，这一技术产品可以制备成 为凝胶进行密封贮存，方便与运输管理，解决了以往溶液态探针不能长时间存放、难以运输 管理、不便于推广的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对液体探针不能长时间存放、难以运输管理、不便于推广的 难题而开发出一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子。该粒子能够以凝胶的形式（固体 软材料)进行密封贮存。 本专利技术的另一目的在于提供一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子的制备方 法。 本专利技术的又一目的在于利用一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子作为即时 响应二氧化碳荧光探针用于定量检测人体呼出气体中二氧化碳，该检测过程具有响应时间 短、检测操作手段简单、测试成本低等特点，解决了在定量检测人体呼出气体中二氧化碳含 量的传统方法所存在的测试仪器昂贵、能耗高、测试时间长的技术问题。 实现本专利技术目的所采用的技术方案为：一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒 子，该氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子结构通式如下所示： 其中，办是〇〇13、OC2H5、0C3H7、0C4H 9、OCsHn、OC12H25、0C16H33 或 t-Bu 中的一种，R2 是H、 0CH3、OC2H5、0C3H7或N(CH 3) 2中的一种，R3是H或CF3，其中，当心为t-Bu时，R2、R 3不同时为H。 实现本专利技术另一目的所采用的技术方案为:一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶 粒子的制备方法，其制备步骤如下： 1)将间苯二甲酸类化合物加入到干燥的二氯甲烷中，继续加入N，N-二甲基甲酰和 草酰氯，室温剧烈搅拌，继续加热回流，减压旋干溶剂，然后迅速将其溶解在干燥的二氯甲 烷中，制得二氯甲烷溶液； 2)将氰基苯乙烯类化合物以及三乙胺溶解到干燥的二氯甲烷中，将其逐滴加入到 步骤1)制得的二氯甲烷溶液中，室温搅拌，在氮气保护下加热回流，减压旋干溶剂，用乙醇 和水反复洗涤产物，得到探针分子； 3)将步骤2)制得的探针分子加入到有机溶剂中，得到黄色悬浊液，将黄色悬浊液 加热到淡黄色澄清透明溶液，然后冷却静置，得到浅黄色凝胶，向该凝胶中加入二乙胺，快 速颠倒摇晃，静置，得到凝胶粒子。 其中，步骤1)中所述的间苯二甲酸类化合物与二氯甲烷的质量体积比为O.llg~ 0.2g: 20mL，所述的间苯二甲酸类化合物与N，N-二甲基甲酰的质量体积比为0.11 g~0.2g: 1〇此，所述的间苯二甲酸类化合物与草酰氯的质量体积比为O.llg~0.2g:92.8UxL，搅拌时 间为30分钟，加热回流时间为1小时;所述的间苯二甲酸类化合物，其结构通式为： 其中，办是〇〇13、0〇2115、0〇3117、0〇4119、0〇81117、0(：121125、0(：161133或卜811中的一种。 步骤2)中所述的丙烯腈类化合物与三乙胺的质量体积比为：0.32g~0.41g: 0.20mL，搅拌时间为30分钟，加热回流时间为5小时;所述的氰基苯乙烯类化合物，其结构通 式为：其中，R2 是H、0CH3、OC2H5、0C3H7或 N( CH3) 2 中的一种，R3 是 H 或CF3。 步骤3)中所述的探针分子与有机溶剂的质量体积比为（14mg~55mg): (3200yL~ 4000yL)，所述的探针分子与二乙胺的质量体积比为（14mg~55mg): (640yL~800yL)，所述 的有机溶剂选自溴苯、甲苯、乙腈中的一种。优选的，本专利技术所述的一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子的制备方法，其 制备步骤如下： 1)将5-十六烷氧基间苯二甲酸0.20g加入到20mL干燥的二氯甲烷中，向其中加入 N，N-二甲基甲酰10此以及草酰氯92.81此，室温剧烈搅拌30分钟，继续加热回流1小时，减压 旋干溶剂，然后迅速将其溶解在15mL干燥的二氯甲烷中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子，其特征在于：所述的氰基苯乙烯类聚集诱导发光凝胶粒子的结构通式如下：其中，R1是OCH3、OC2H5、OC3H7、OC4H9、OC8H17、OC12H25、OC16H33或t‑Bu中的一种，R2是H、OCH3、OC2H5、OC3H7或N(CH3)2中的一种，R3是H或CF3，其中，当R1为t‑Bu时，R2、R3不同时为H。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜世梅，马瑶，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22