一种铂卟啉荧光氧探针、乳酸荧光传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铂卟啉荧光氧探针、乳酸荧光传感器及其制备方法，所述乳酸荧光传感器包括活性基底和聚合物薄膜层，所述聚合物薄膜层表面含有乳酸催化酶；其中，所述活性基底修饰有带双键的基团；所述聚合物薄膜层由丙烯酸类聚合物单体、交联剂、乳酸催化酶交联单体和氧探针反应所得；所述氧探针为铂卟啉荧光氧探针。本发明专利技术合成了几种铂卟啉荧光氧探针，将其与乳酸氧化酶或乳酸脱氢酶结合，一起聚合固定到聚合物基底中，得到一种用于检测溶液中乳酸浓度的荧光传感器。该传感器通过荧光信号能够快速、特异、灵敏地检测血液以及汗液中乳酸的浓度，可以准确检测浓度范围在0.1

【技术实现步骤摘要】
一种铂卟啉荧光氧探针、乳酸荧光传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及荧光检测
，特别是涉及一种铂卟啉荧光氧探针、乳酸荧光传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]乳酸是许多生物在厌氧条件下糖酵解的最终产物，被认为是末端废弃物。在人体中，乳酸是一种活性代谢产物，在肌糖原生成中发挥重要作用。在厌氧条件下，所有组织，如骨骼肌、大脑、红细胞和肾脏都可以产生乳酸。乳酸的产生伴随着细胞内质子浓度的增加，如果分泌的速率足够高，细胞的原缓冲能力可能被超过，细胞的pH值下降，这可能导致细胞酸中毒，从而破坏肌肉的性能。正常人的乳酸清除速度非常快，为320mM/h，主要是通过肝脏代谢再转化为丙酮酸。这种作用使动脉和静脉血中的“基础”乳酸水平低于1mmol/L。在糖原和氧合充足的正常稳定状态下，通过柠檬酸循环和电子传递链可以有氧地提取更多的细胞能量。
[0003]近年来，许多研究致力于探究乳酸在临床医学，运动医学，食品加工等领域中发挥的重要作用。乳酸由丙酮酸在厌氧条件下在骨骼肌、大脑、红细胞和肾脏中生成，是糖酵解的产物，被认为是缺氧的标志物。检测血清中的乳酸水平是高乳酸血症、败血症、缺氧诱发癌症、肝外代谢降低、肠梗死和乳酸中毒的鉴别诊断所必需的。血乳酸浓度的检测可以帮助运动员进行耐力评估与训练。在食品工业中，乳酸常被用作酸味剂和防腐剂，或代替磷酸来调节饮料中的pH值。对乳制品发酵过程中的乳酸含量进行监测可以了解其新鲜度、稳定性和品质。同时，汗液乳酸是人体在无氧活动(如高强度运动)作用下产生的一种小分子代谢物，运动强度的增加会导致汗液中乳酸的增加。汗液乳酸也可以作为组织活性的敏感标志，并可以为局部缺血提供警告，反映氧化代谢不足和组织活性的损害。
[0004]综上所述，血清中乳酸的含量关系着人体代谢能力以及肝脏健康的水平，汗液中的乳酸含量能够监控用户的运动量及新陈代谢状况，从而对运动状态进行调整，使得训练方式变得更为有效。因此，发展新型的乳酸传感器显得尤为重要。
[0005]目前大部分乳酸传感器都是通过电化学检测方法实现的，电化学乳酸传感器在电流为零的情况下，通过测量工作电极和参比电极之间的电位差来确定乳酸浓度。根据Nernst方程，电极电位表示分析物浓度(活性)。离子选择电极是最常见的电位计传感器，它基于离子选择膜和溶液之间的界面上的电荷分离，这是由两相之间的离子种类的选择性分配造成的。
[0006]现有技术，例如CN112240900A
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一种乳酸生物传感器的制备方法，该技术方案基于电化学沉积的方法，在一定量的铜纳米线上电沉积原位生长Cu/Fe
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PBA，通过调整电沉积的方法以及电沉积的条件来调控纳米材料的生长，从而调控材料的催化活性和导电性，利用电沉积技术制备出具备高催化活性和高导电性的生物传感电极，再结合乳酸氧化酶制备出高性能的乳酸生物传感器；现有技术如CN113311033A
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乳酸生物传感器，采用乳酸氧化酶的电化学活化技术，使得乳酸氧化酶可以和电极进行直接的电子交换，能够提高乳酸动态检
测的灵敏度、准确性、重现性、稳定性、专一性和抗干扰能力，并延长植入式持续乳酸监测系统的使用寿命，同时大大地降低乳酸生物传感器的成本。
[0007]然而现有的乳酸传感器都是电化学基的传感检测系统，需要用到电极、电沉积、电路等电化学技术。这些电化学传感器的主要缺点就在于寿命不长，合成较为复杂，检测灵敏度不够理想，易受到环境电化学信号的干扰，限制了乳酸检测传感器技术的进一步发展和推广。
[0008]综上所述，亟需研发一种新的技术方案，以实现乳酸传感器性能的提高，解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0009]基于此，本专利技术提供了一种铂卟啉荧光氧探针、乳酸荧光传感器及其制备方法，本专利技术的荧光探针具有操作简单，选择性高，灵敏度高等优点。图1示出了乳酸分解的流程示意图，乳酸在乳酸氧化酶(LOx)或者乳酸脱氢酶(LDH)作用下，消耗一定量的氧气，生成丙酮酸和双氧水。本专利技术合成了几种铂卟啉荧光氧探针，将其与乳酸氧化酶或乳酸脱氢酶结合，一起聚合固定到聚合物基底中，得到一种用于检测溶液中乳酸浓度的荧光传感器。该传感器通过荧光信号能够快速、特异、灵敏地检测血液以及汗液中乳酸的浓度，可以准确检测浓度范围在0.1
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5mM的乳酸，从而实现对人体健康状况的监测。
[0010]本专利技术的一个目的在于，提供一种铂卟啉荧光氧探针，所述铂卟啉荧光氧探针具有如下结构单元：
[0011][0012]其中，
[0013]所述AR基团独立地选自苯环或苯环衍生物；
[0014]所述苯环衍生物上的一个或多个氢原子，被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子的一种或多种取代；
[0015]且至少一个AR基团上连接有可聚合双键基团；
[0016]所述可聚合双键基团为
[0017]进一步地，所述铂卟啉荧光氧探针选自OS1、OS2、OS3中的一种，所述OS1、OS2、OS3的结构如下所示：
[0018][0019]本专利技术的另一个目的在于，提供一种乳酸荧光传感器，所述乳酸荧光传感器包括活性基底和聚合物薄膜层，所述聚合物薄膜层表面含有乳酸催化酶；
[0020]其中，
[0021]所述活性基底经3
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三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂蒸镀后修饰有带双键的基团；
[0022]所述聚合物薄膜层由聚合物单体、交联剂、乳酸催化酶交联单体、上述铂卟啉荧光氧探针、引发剂和催化剂反应所得。
[0023]进一步地，所述聚合物单体和所述交联剂选自丙烯酸、丙烯酰胺或丙烯酸酯类单体。
[0024]进一步地，所述聚合物单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟基丁酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
[0025]进一步地，所述交联剂选自甲叉丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
[0026]进一步地，所述乳酸催化酶交联单体为6
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氨基己基丙烯酰胺(MAHA)。
[0027]6‑
氨基己基丙烯酰胺能够作为化学笃定乳酸催化酶的交联位点。
[0028]进一步地，所述乳酸催化酶选自乳酸氧化酶和乳酸脱氢酶中的一种。
[0029]进一步地，所述基底选自玻璃或硅片中的一种。
[0030]本专利技术的另一个目的在于，提供上述乳酸荧光传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0031]S1.将基底超声清洗、氧等离子体处理活化后，经蒸镀处理得到活性基底；
[0032]S2.将丙烯酸类聚合物单体、氧探针、乳酸催化酶交联单体溶于溶剂中，然后加入交联剂，得到中间溶液；
[0033]S3.将所述中间溶液滴于所述活性基底表面，然后加入引发剂和催化剂，反应后得到聚合物薄膜层；
[0034]S4.将乳酸催化酶固定于所述聚合物薄膜层表面，得到所述乳酸荧光传感器。
[0035]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铂卟啉荧光氧探针，其特征在于，所述铂卟啉荧光氧探针具有如下结构单元：其中，所述AR基团独立地选自苯环或苯环衍生物；所述苯环衍生物上的一个或多个氢原子，被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子的一种或多种取代；且至少一个AR基团上连接有可聚合双键基团；所述可聚合双键基团为2.根据权利要求1所述铂卟啉荧光氧探针，其特征在于，所述铂卟啉荧光氧探针选自OS1、OS2、OS3中的一种，所述OS1、OS2、OS3的结构如下所示：3.一种乳酸荧光传感器，其特征在于，所述乳酸荧光传感器包括活性基底和聚合物薄膜层，所述聚合物薄膜层表面含有乳酸催化酶；其中，所述活性基底经3
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三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂蒸镀后修饰有带双键的基团；所述聚合物薄膜层由聚合物单体、交联剂、乳酸催化酶交联单体、如权利要求1所述铂卟啉荧光氧探针、引发剂和催化剂反应所得。4.根据权利要求3所述乳酸荧光传感器，其特征在于，所述聚合物单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟基丁酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的一种或多种。5.根据权利要求3所述乳酸荧光传感器，其特征在于，所述交联剂选自甲叉丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述乳酸荧光传感器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：田颜清，邓梦宇，汪瞻辰，周东艳，夏曦，徐嘉彤，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：