一种PET低聚物的上转换紫外荧光检测方法

本发明属于生物化学分析与传感，具体涉及一种pet低聚物的上转换紫外荧光检测方法。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）因其优良的机械性能、透明性和加工性，被广泛用作食品包装材料。然而，在高温或接触油脂等实际使用条件下，pet中的低聚物（主要为环状三聚体、环状二聚体及线性低聚物等）易从包装材料中迁移至食品中，成为潜在的安全风险。因此，开发高效、灵敏的pet低聚物检测方法对于食品安全监控具有重要意义。

2、目前，pet低聚物的主流检测方法主要依赖液相色谱-质谱联用（lc-ms）或液相色谱（lc）等技术。这类方法具有较高的灵敏度和对多种低聚物的普适性检测能力，能够实现定性与定量分析。然而，上述技术存在明显不足：设备昂贵、操作复杂、对操作人员要求高，且样品前处理繁琐、分析周期长，难以满足现场快速检测或低成本、高通量筛查的需求。

3、荧光检测法因其操作简便、响应快速、成本低廉等优势，被视为更具性价比的替代方案。然而，pet低聚物的特征吸收峰位于中波紫外区（uvb，约280–320 nm），属于较高能量的激发波段。传统的荧光探针设计往往依赖荧光共振能量转移（fret）机制，该机制要求供体与受体之间的单重态激发态能级高度匹配，且供体的发射光谱与受体的吸收光谱需有效重叠。pet低聚物在uvb区的吸收特性，使得常规荧光团难以与之建立高效的fret对；同时，pet低聚物自身荧光量子产率极低，无法直接通过本征荧光进行灵敏检测。此外，其分子结构缺乏可与常见荧光探针发生特异性识别作用的官能团（如氨基、巯基等），进一步增加了基于分子识别或信号转导的荧光检测方法的构建难度。因此，现有技术中仍缺乏一种简便、经济、灵敏的pet低聚物荧光检测手段。

技术实现思路

1、针对现有技术中难以使用荧光检测pet低聚物的问题，本发明基于首次发现的tpa对nagdf4的荧光淬灭现象，提供一种pet低聚物的上转换紫外荧光检测方法。其核心原理是利用具有gd3+亚晶格能量迁移特性的上转换材料，通过三重态暗态淬灭反应实现对低聚物含量的定量检测，成功突破了现有镧系纳米探针存在的能量转移效率低、对pet低聚物响应灵敏度不足、以及晶格杂质干扰严重的问题。本发明创新性地利用高纯度nagdf4晶格中gd3+的长距离能量迁移特性，将激发态能量高效传递至纳米晶表面，显著增强了界面能量转移效率，使gd3+的310 nm荧光寿命对表面tpa浓度的响应灵敏度获得大幅提升，检测限可达6.6nm（tpa）或0.016 mg/l（pet环状三聚体）。本发明还建立了pet低聚物的碱性水解预处理方法，使探针可适用于实际食品模拟物中pet低聚物的迁移浓度检测，具有操作简便、成本低廉等优点。

2、具体地，本发明的技术方案为：

3、（1）将pet进行碱性水解形成tpa；

4、（2）将水解得到的tpa与nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针混合孵育；

5、（3）使用980 nm激光激发，检测310 nm处的荧光寿命或荧光强度；

6、（4）根据所述荧光寿命或荧光强度，计算pet低聚物的浓度。

7、进一步地，所述nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针的粒径为10~30 nm，外壳层厚度为4~8 nm。

8、进一步地，步骤(1)中碱性水解的条件为：在0.1 m naoh水溶液中，90℃反应1小时，随后使用乙酸乙酯超声乳化法调节ph至6-7，取其下层清液，即得tpa。

9、进一步地，所述pet低聚物为环状低聚物或线型低聚物。

10、进一步地，所述nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针的制备方法包括以下步骤：

11、(1) 使用纯度不低于99.9999wt%的稀土醋酸盐合成掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶；

12、(2) 在步骤(1)所得纳米晶表面外延生长nagdf4壳层，得到核壳结构纳米晶；

13、(3) 去除纳米晶表面的油酸配体，得到表面无配体的水分散性纳米探针。

14、进一步地，步骤(3)中去除油酸配体的方法为：将纳米晶分散于盐酸的乙醇/水混合溶液中，搅拌后离心洗涤；随后使用980 nm激光持续照射3小时，以降解残留的油酸配体。

15、进一步地，所述合成掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶的方法为：将gd(iii)醋酸盐、tm(iii)醋酸盐、yb(iii)醋酸盐在油酸、十八烯的混合溶液中混合均匀，150℃加热1小时，随后降至50℃以下，加入naoh甲醇溶液和nh4f甲醇溶液，50℃保温30 min；升温至100℃去除甲醇后再于100℃抽真空30 min，氮气保护下升温至280℃保温90 min得到掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶；其中gd(iii)醋酸盐、tm(iii)醋酸盐、yb(iii)醋酸盐的摩尔比为5:0.1:4.9。

16、进一步地，步骤（2）所述外延生长nagdf4壳层的方法为：将掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶、油酸、十八烯混合均匀，100℃抽真空30 min，氮气保护下升温至280℃，加入gd的油酸配合物和natfa的油酸溶液，保温15分钟，得到nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针。

17、进一步地，所述gd的油酸配合物由gd(iii)醋酸盐、油酸、十八烯在160℃加热40min得到。

18、本发明的有益效果为：

19、(1) 本发明设计的pet低聚物的检测方法，通过将塑料低聚物预处理后，使用具有gd3+亚晶格能量迁移的上转换材料，通过三重态暗态淬灭反应定量检测低聚物含量，克服了现有技术中镧系纳米探针能量转移效率低、对pet低聚物响应灵敏度不足、晶格杂质干扰严重等技术瓶颈。本发明利用高纯度nagdf4晶格中gd3+的长距离能量迁移特性，将激发态能量高效传递至纳米晶表面，显著增强了界面能量转移效率，使gd3+的310 nm荧光寿命对表面tpa浓度的响应灵敏度大幅提升，检测限可达6.6 nm（tpa）或0.016 mg/l（pet环状三聚体），优于传统无能量迁移结构的探针。

20、(2) 本发明通过使用6n超高纯度稀土原料，有效抑制了晶格杂质离子对gd3+能量迁移的淬灭，保证了能量迁移网络的完整性；同时采用酸洗与紫外光照的组合方法彻底去除表面油酸配体，消除了配体对能量传递的阻碍。

21、(3) 本发明针对pet低聚物设计了碱性水解预处理方法，将电中性的聚酯分子转化为带负电的tpa单体，增强了与纳米晶表面的亲和性，实现了对不同聚合度低聚物的归一化检测，且对常见干扰物（乙醇、矿物质）具有良好的抗干扰能力。

22、(4) 本发明提供的纳米探针检测方法操作简便、仪器成本低，适用于食品模拟物中pet塑料低聚物迁移浓度的快速筛查，为食品安全检测提供了一种经济便捷的新手段。

1.一种pet低聚物的上转换紫外荧光检测方法，其特征在于，具有以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针的粒径为10~30 nm，外壳层厚度为4~8 nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中去除油酸配体的方法为：将纳米晶分散于盐酸的乙醇/水混合溶液中，搅拌后离心洗涤；随后使用980 nm激光持续照射3小时，以降解残留的油酸配体。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述合成掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶的方法为：将gd(iii)醋酸盐、tm(iii)醋酸盐、yb(iii)醋酸盐在油酸、十八烯的混合溶液中混合均匀，150℃加热1小时，随后降至50℃以下，加入naoh甲醇溶液和nh4f甲醇溶液，50℃保温30 min；升温至100℃去除甲醇后再于100℃抽真空30 min，氮气保护下升温至280℃保温90 min得到掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶；其中gd(iii)醋酸盐、tm(iii)醋酸盐、yb(iii)醋酸盐的摩尔比为5:0.1:4.9。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述外延生长nagdf4壳层的方法为：将掺杂yb3+和tm3+的nagdf4内核纳米晶、油酸、十八烯混合均匀，100℃抽真空30 min，氮气保护下升温至280℃，加入gd的油酸配合物和natfa的油酸溶液，保温15分钟，得到nagdf4:1%tm,49%yb@nagdf4纳米探针。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述gd的油酸配合物由gd(iii)醋酸盐、油酸、十八烯在160℃加热40 min得到。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中碱性水解的条件为：在0.1 mnaoh水溶液中，90℃反应1小时。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，碱性水解后使用乙酸乙酯超声乳化法调节ph至6-7。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pet低聚物为环状低聚物或线型低聚物。