技术摘要：
本发明公开一种聚乙烯吡咯烷酮‑铜纳米团簇的制备方法，所述聚乙烯吡咯烷酮‑铜纳米团簇由铜离子溶液、保护剂、稳定剂以及还原剂采用声化还原法制备。本发明制备的聚乙烯吡咯烷酮‑铜纳米团簇制备方法便捷绿色和优良的荧光特性，以及良好的生物相容性和对pH和温度的双  全部
背景技术：
pH和温度是化学和生物系统中常用的一项重要指标，其影响着许多化学反应和生 化反应。医学上，细胞内pH和温度在许多生物学生理过程中起着至关重要的作用，例如酶活 性、细胞凋亡、离子转运、吞噬和肿瘤生长等其它生命活动。哺乳动物的细胞pH和温度的异 常会导致细胞功能紊乱，导致多种疾病(包括癌症和阿尔茨海默病等)的发生。因此，准确测 量pH和温度对于环境监测、临床诊断、化学反应以及细胞生物学和医学的发展都至关重要。 pH和温度的传统测定方法主要有指示剂法、金属电极法、氢电极法等。虽然这些方 法被广泛使用，但其存在仪器昂贵，操作繁琐，费用较高、耗时较长等缺陷。因此急需开发一 种快捷简便的分析方法用于高效检测pH和温度。 金属铜纳米团簇荧光探针是近年发展起来的一种技术，它因体积较小、样品用量 少、可以多次反复利用，操作简单、高灵敏度、成本低廉受到研究者的青睐。有研究表明其还 可用于细胞/组织中活性物质或者内环境的检测。然而，目前能够具有检测pH和温度的双功 能荧光铜纳米团簇还是稀缺的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇的制备方法、产品及应 用。本发明用聚乙烯吡咯烷酮作为保护剂借助声化还原法制备得到高稳定性荧光铜纳米团 簇。该方法制备的铜纳米团簇具有很强的荧光性能。鉴于该聚乙烯吡咯烷酮保护的铜纳米 团簇制备方法便捷绿色和优良的荧光特性，以及良好的生物相容性和对pH和温度的双重灵 敏响应，该方法制备的铜纳米团簇可以用作荧光纳米温度计或新型pH荧光试纸。为研究细 胞甚至组织内pH和温度变化提供了新型的有力分析工具，具有十分重要的意义。 为实现上述目的，本发明提供一种聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇的制备方法，所述 聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇由铜离子溶液、保护剂、稳定剂以及还原剂采用声化还原法制 备。 优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇的制备方法，包括以下步骤： 将铜离子溶液、保护剂、稳定剂和还原剂置于反应器中得到混合溶液，调节混合溶 液pH为2-13后，超声反应，反应结束后进行纯化处理，得到聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇荧 光探针。 优选的，所述铜离子溶液为硝酸铜溶液，所述保护剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述稳定 剂为2-巯基苯并噻唑，所述还原剂为抗坏血酸。 优选的，所述铜离子在混合液中的终浓度为75.0-82.0μM，所述保护剂在混合液中 的终浓度为8.28-22.08μM，所述稳定剂在混合液中的终浓度为8.0-28.0μM，所述还原剂在 3 CN 111715890 A 说　明　书 2/6 页 混合液中的终浓度为8.0-24.0μM 优选的，所述超声反应过程中功率为40-100W，反应温度为10-50℃，反应时间为 10-40min；所述纯化处理是用截留分子量为3500的透析袋对反应液进行透析纯化。 制备的聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇能产生橙色荧光，最大激发波长为322nm，最 大发射波长为582nm。 制备的聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇可用于检测pH和温度。 优选的，所述检测的pH值范围为1.0-12 .0，所述检测的温度范围为0-60℃。优选 的，利用所述聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇在365nm紫外照射下溶液颜色变化或利用所述聚 乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇在荧光发射光谱为582nm处的荧光强度的变化实现pH值的测定。 优选的，利用所述聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇在荧光发射光谱为582nm处的荧光 强度的变化来实现温度的测定。 优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇pH值测定方法在1.0-12.0pH值范围内 (F582)与溶液pH值呈线性关系。 优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇温度测定方法在0.0-60.0℃温度值范 围内(F582)与温度呈线性关系。 与现有技术相比本发明的有益效果： (1)本发明使用抗坏血酸作为还原剂，是由于抗坏血酸能够将铜离子还原为铜原 子，稳定剂2-巯基苯并噻唑中的S原子可与Cu形成Cu-S键，从而得到铜纳米团簇，聚乙烯吡 咯烷酮中的N原子上的孤对电子可与Cu2 中的空轨道相结合，形成了一个高度集中区域，从 而保护铜纳米团簇被氧化失去荧光性能，并且聚乙烯吡咯烷酮与2-巯基苯并噻唑稳定的铜 纳米团簇之间以氢键结合，从而保护铜纳米团簇不发生聚集而具有荧光特性；而当氢键受 酸性或温度影响时会发生不同程度的断裂，从而导致聚乙烯吡咯烷酮与铜纳米团簇之间的 连接受到影响，聚乙烯吡咯烷酮对铜纳米团簇的保护性逐渐减弱，导致铜纳米团簇发生不 同程度的聚集，荧光性能也受到影响，从而发生不同程度的猝灭。 (2)本发明在制备聚乙烯吡咯烷酮-铜纳米团簇时采用的超声反应，其能够促进反 应迅速发生从而缩短反应时间。 (3)本发明使用聚乙烯吡咯烷酮保护的铜纳米团簇材料为探针，溶液值的改变被 转换为光信号，于肉眼观察和仪器测定； (4)本发明所构建的方法pH测定灵敏度高，响应范围宽； (5)本发明反应时间短，具有绿色环保、经济易行等特点； (6)本发明所构建的方法温度传感性能较强； (7)本发明所构建的方法可通过制作pH试纸，将pH测定可视化。 附图说明 图1为铜纳米团簇在可见光下和紫外光下照射图； 图2为不同反应条件及原料用量对铜纳米团簇溶液的影响； 图3为不同pH值条件下铜纳米团簇溶液在365nm紫外灯下的外观图； 图4为波长和pH值对荧光强度影响的曲线图：图4A为不同pH值条件下铜纳米团簇 溶液的荧光激发和发射光谱图；图4B为铜纳米团簇溶液的发射荧光光强度值(F582)与溶液 4 CN 111715890 A 说　明　书 3/6 页 pH值之间的关系图； 图5为铜纳米团簇溶液的发射荧光光强度值(F582)与溶液pH  3-11之间的线性关系 图。 图6为铜米团簇试纸在不同pH条件下的365nm紫外照射图； 图7为波长和温度对荧光强度影响的曲线图：图7A不同温度条件下铜米团簇溶液 的荧光发射光谱图；图7B为铜纳米团簇溶液的发射荧光光强度值(F582)与温度之间的线性 关系图； 图8为不同浓度铜纳米团簇对乳腺癌细胞MM-231和正常树突细胞DC的MTT毒性测 试图； 图9为铜纳米团簇在活细胞中荧光强度与pH变化关系图； 图10为铜纳米团簇在活细胞中荧光强度与温度变化关系图； 图11为对比例1制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图； 图12为对比例2制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图； 图13为对比例3制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图； 图14为对比例4制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图； 图15为对比例5制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图； 图16为对比例6制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图； 图17为对比例7制备铜纳米团簇溶液的荧光光谱图。