本發(fā)明涉及一種包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊及其制備方法，以及在制備氧敏熒光膜中的應用。

(二)

背景技術：

溶解氧(Dissolved Oxygen)是指水體與大氣交換或化學反應、生物化學反應溶解于水中的分子態(tài)氧，通常記作DO。溶解氧濃度的檢測在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、臨床醫(yī)學以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等領域均有重要意義。

光纖溶解氧傳感器是測定溶解氧濃度的一種重要方法。由于O₂是某些氧敏熒光物質(zhì)的天然猝滅劑，且其猝滅過程是可逆的，所以多數(shù)光纖溶解氧傳感器是基于氧敏熒光猝滅原理，其核心組件是氧敏熒光膜。O₂濃度與氧敏熒光物質(zhì)所發(fā)出的氧敏熒光強度和氧敏熒光壽命存在定量關系：

(式中I₀,I,τ₀,τ分別是無氧和有氧條件下的氧敏熒光強度和氧敏熒光壽命，[O₂]是氧氣濃度，Ksv為Stern-Volmer常數(shù)，對特定的猝滅劑是固定的。)由傳感器內(nèi)的檢測器收集指示劑的氧敏熒光強度或氧敏熒光壽命的信號得到對應的氧濃度。

氧敏熒光膜是將氧敏性氧敏熒光指示劑固定到基質(zhì)膜中制得。通常氧敏熒光膜所采用的固體基質(zhì)有聚合物和溶膠-凝膠材料，但由于聚合物易與指示劑發(fā)生光化學反應，導致二者的光學穩(wěn)定性變差，因此采用溶膠-凝膠法制備氧敏熒光膜應用最為廣泛。溶膠-凝膠法(Sol-Gel法)是以無機物或金屬醇鹽為前驅體，反應物在液相均勻混合后經(jīng)過水解和縮聚反應，再經(jīng)熱處理制成氧化物或其它化合物固體的方法。

現(xiàn)有溶膠-凝膠法制備氧敏熒光膜的過程中，氧敏熒光指示劑的固定方法一般為物理包埋和化學鍵合兩種。物理包埋法是將指示劑按合適的比例直接分散到前驅體溶液中，通過旋涂或浸漬等方法在基片表面鋪展開，干燥后即可得到氧敏熒光膜。通過該方法制得的膜內(nèi)，指示劑分子與基質(zhì)網(wǎng)絡的作用力較弱(通常是范德華力、氫鍵、靜電力等)，因而指示劑分子很容易從基質(zhì)中泄露出來?；瘜W鍵合法是將指示劑分子與基質(zhì)中的活性基團通過共價鍵接合在一起，以防止指示劑的泄露。但是這種方法要求指示劑分子結構中必須含有能與基質(zhì)活性基團鍵合的活性基團，而大多數(shù)指示劑分子不含此類基團，因此需要對指示劑分子進行修飾，而對分子結構的修飾又會引起其光學性質(zhì)的變化，這在一定程度上限制了該方法的使用。

利用納米粒子包埋氧敏熒光指示劑分子是解決氧敏熒光指示劑泄露問題的一種新途徑，近年來備受關注。國內(nèi)外學者已報道選用有機(聚合物、脂質(zhì)體和樹狀大分子)和無機(二氧化硅、金屬、量子點[quantum dots(QD)])等納米粒子來包埋氧敏熒光指示劑，主要采用層層自組裝方法(layer-by-layer，LBL)、再沉淀-包覆法(encapsulation–reprecipitation)、溶膠凝膠法和微乳液法制備氧敏性納米粒子用作溶解氧傳感器。這些方法在固定氧敏熒光指示劑的同時均可保持其分子結構和氧敏熒光特性，其中LBL法通過多次對聚電解質(zhì)自組裝來制備聚合物殼層，可對殼層進行一定的調(diào)控和修飾，但制備過程繁瑣；再沉淀-包覆法利用氧敏熒光指示劑的憎水性及其在基質(zhì)和溶劑中的溶解性不同來制備納米粒子，制備過程簡單，但粒子結構難以精確調(diào)控；溶膠凝膠法和微乳液法主要用于制備無機和磁性氧敏性納米粒子，生物相容性差，且也無法實現(xiàn)核/殼結構的精確調(diào)控。

綜上所述，眾多學者在氧敏熒光指示劑的固定方法和解決氧敏熒光指示劑的泄露問題方面已做了大量研究工作，提出了多種氧敏性納米粒子的制備方法，但目前所報道的氧敏性的納米粒子均未實現(xiàn)可控制備，其核殼結構和表面形態(tài)難以精確調(diào)控，而這正是氧敏熒光指示劑被有效包埋的關鍵，也是溶解氧傳感器實現(xiàn)DO準確、快速、實時在線監(jiān)測的基礎。

(三)

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明利用納米聚合物膠囊作為載體來包埋并固定氧敏熒光指示劑，解決一直困擾人們的氧敏熒光指示劑的泄露問題；并進一步將包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊與氟化有機改性的溶膠-凝膠基質(zhì)相結合，通過旋涂工藝制備基于溶解氧監(jiān)測的高性能氧敏熒光膜，同時可精確控制薄膜中氧敏熒光指示劑的含量及微相分布。針對現(xiàn)有溶膠-凝膠法制備的氧敏熒光膜中，膜基質(zhì)孔結構難以精確控制和指示劑容易泄露的問題，本發(fā)明所制備的高性能氧敏熒光膜在不影響指示劑光學性能的同時，解決了指示劑的泄露問題。

本發(fā)明運用RAFT(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer Polymerization，可逆加成/斷裂鏈轉移)細乳液界面聚合法，按一定核殼比將氧敏熒光指示劑包埋到納米聚合物膠囊中，制得具有一定粒徑的包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊；將所得包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊按一定比例分散到前驅體溶液中，通過旋涂的方法制得氧敏熒光膜。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊，其制備方法為：

(1)合成雙親性大分子RAFT試劑：

將4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)、十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯溶于二氧六環(huán)中，再加入親水性單體和親油性單體混合均勻，在70～90℃條件下聚合反應6～9h，減壓蒸除溶劑制得雙親性大分子RAFT試劑；

所述的親水性單體為丙烯酸或甲基丙烯酸；

所述的親油性單體為苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯；

所述親水性單體與親油性單體、4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)、十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯、二氧六環(huán)的質(zhì)量比為1：0.5～2：0.01～0.1：0.1～0.7：4～16，優(yōu)選1：0.8～1：0.04～0.05：0.2～0.3：7～8；

(2)包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊的制備：

將步驟(1)所得雙親性大分子RAFT試劑加去離子水配制成水相；將氧敏熒光指示劑加入核心材料中配制成含氧敏熒光指示劑的混合液；再將含氧敏熒光指示劑的混合液與乙烯基類單體、交聯(lián)劑、油溶性引發(fā)劑混合得到油相；將所得油相加入水相中，混合均勻，經(jīng)超聲粉碎機剪切(超聲粉碎機功率為450～650W，剪切時間為15～25min)制得細乳液；所得細乳液在150～180℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應4～6h，之后冷卻至室溫(20～30℃)，即制得殼層高度交聯(lián)的包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊(直接以溶液形式保存)；

所述水相中，雙親性大分子RAFT試劑的質(zhì)量分數(shù)為0.4％～1.5％，優(yōu)選0.5％～0.7％；

所述含氧敏熒光指示劑的混合液中，氧敏熒光指示劑的質(zhì)量分數(shù)為0.1％～0.8％，優(yōu)選0.3％～0.5％；

所述乙烯基類單體與交聯(lián)劑、油溶性引發(fā)劑、含氧敏熒光指示劑的混合液的質(zhì)量比為1：0.1～3：0.005～0.08：0.2～2，優(yōu)選1：0.2～1.3：0.006～0.05：0.3～1.5；

所述水相與油相的質(zhì)量比為1：0.1～0.5，優(yōu)選1：0.1～0.3；

所述的乙烯基類單體為不含氟乙烯基類單體或氟化乙烯基類單體；所述的不含氟乙烯基類單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸羥丙酯，所述的氟化乙烯基類單體為五氟苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、全氟辛基丙烯酸酯、丙烯酸三氟甲基十二氟辛酯或十六氟壬基甲基丙烯酸酯；優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯；

所述的交聯(lián)劑為對二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯，優(yōu)選對二乙烯基苯；

所述的油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；

所述的核心材料為液態(tài)直鏈烷烴，所述的液態(tài)直鏈烷烴為正庚烷、正辛烷、正癸烷、正十六烷或石蠟，優(yōu)選石蠟；

所述的氧敏熒光指示劑為釕多吡啶絡合物或鉑卟啉絡合物，優(yōu)選三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕。

本發(fā)明所制備的包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊，其核心部分為液態(tài)直鏈烷烴和氧敏熒光指示劑，殼層為乙烯基類單體和交聯(lián)劑聚合后形成的高度交聯(lián)的聚合物，平均粒徑為100～400nm。

本發(fā)明所述的包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊可應用于氧敏熒光膜的制備，所述氧敏熒光膜的制備方法為：

(A)將四乙氧基硅烷(TEOS)、三氟丙基三甲氧基硅烷(TFP-TriMOS)、無水乙醇、去離子水混合，用鹽酸(0.8wt％～1.5wt％)調(diào)節(jié)pH為1～1.8，密封后攪拌0.8～1.5h，得到氧敏熒光膜基質(zhì)溶膠；

所述四乙氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷、無水乙醇、去離子水的物質(zhì)的量之比為1：0～2：6～14：2～8(其中三氟丙基三甲氧基硅烷投料比例為0時的含義是，可以不加三氟丙基三甲氧基硅烷)，優(yōu)選1：0.8～1.2：8～12：4～6；并且，所述四乙氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷兩者的總物質(zhì)的量與所述去離子水的物質(zhì)的量之比為1：1～5，優(yōu)選1：1～4；

(B)將本發(fā)明制得的包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊(溶液形式)在150～200℃下烘干(以除去液態(tài)直鏈烷烴)，之后碾碎(至+60～-110目)與乙醇混合，經(jīng)超聲(超聲機功率為200～300W，時間為15～20min)分散均勻后加入步驟(A)所得氧敏熒光膜基質(zhì)溶膠中，繼續(xù)超聲(超聲機功率為200～300W，時間為15～20min)混合均勻后置于避光環(huán)境中，于常溫(20～30℃)下陳化5～72h(優(yōu)選48h)，得到鍍膜液，利用勻膠機將所得鍍膜液旋涂于經(jīng)預處理的基材表面(通常所述鍍膜液在基材表面的旋涂量為0.01g/cm²)，自然晾干，制得氧敏熒光膜(無需與基材剝離)；

所述包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊以烘干后的質(zhì)量計與乙醇、氧敏熒光膜基質(zhì)溶膠的質(zhì)量比為1：1～10：3～10，優(yōu)選1：1～3：3～5；

所述基材為任意透明的基材，優(yōu)選蓋玻片(通常24mm×24mm規(guī)格)，其預處理方法為：將基材浸泡在0.1M NaOH溶液中24h，再依次用乙醇和去離子水洗凈后烘干，備用。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)應用RAFT細乳液聚合法將氧敏熒光指示劑包埋到納米聚合物膠囊中，可精確調(diào)控包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊的核殼結構和表面形態(tài)，從而實現(xiàn)了氧敏熒光指示劑的有效包埋，解決了氧敏熒光指示劑易泄露的問題，這是溶解氧傳感器實現(xiàn)DO準確、快速、實時在線監(jiān)測的基礎。

(2)將氟化/無氟的納米聚合物膠囊與溶膠-凝膠技術結合，使包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊可均勻分散到溶膠-凝膠基質(zhì)中，制備得到高性能的溶膠-凝膠氧敏熒光膜。

(四)附圖說明

圖1a：實施例1中不含氟納米聚合物膠囊的掃描電鏡圖；

圖1b：實施例1中不含氟納米聚合物膠囊的透射電鏡圖；

圖1c：實施例12中含氟納米聚合物膠囊的透射電鏡圖；

圖2：用含包埋有氧敏熒光指示劑的氟化/無氟納米聚合物膠囊的溶膠凝膠旋涂制備氧敏熒光膜的示意圖；

圖3：實施例1制備的氧敏熒光膜在有氧水和無氧水中的動態(tài)響應曲線；

圖4：對比例1制備的氧敏熒光膜動態(tài)響應曲線。

(五)具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。

所有實施例中所用雙親性大分子RAFT試劑由以下方法制得：

將8克的甲基丙烯酸、7克的甲基丙烯酸甲酯、0.4克的4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)和2克的十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯溶于60克的二氧六環(huán)溶劑中，在80℃條件下聚合8小時，減壓蒸除溶劑制得雙親性大分子RAFT試劑。

所有實施例及對比例中所用蓋玻片的預處理方法均為：在0.1M NaOH溶液中浸泡24小時，再依次用乙醇和去離子水洗凈后烘干。

以下是本發(fā)明的具體實驗案例。

實施例1

(1)制備核殼比為1:1的包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊，平均粒徑為218.6nm，具體步驟如下：

將0.30克雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由3.55克的甲基丙烯酸甲酯、1.42克的對二乙烯基苯、0.07克的偶氮二異丁腈、4.94克石蠟和0.02克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊。

(2)制備含包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊質(zhì)量濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

A)將10.42克四乙氧基硅烷(TEOS)、10.91克三氟丙基三甲氧基硅烷(TFP-TriMOS)、23.04克無水乙醇和4.50克去離子水依次加入到圓底燒杯中，以0.1mol/L的鹽酸為催化劑，調(diào)節(jié)pH為1.2，加蓋密封磁力攪拌1小時后，制得氧敏熒光膜基質(zhì)溶膠；

B)將步驟(1)中制得的納米聚合物膠囊溶液在180℃條件下烘干(12h)得到顆粒狀的納米聚合物膠囊，取3.0克該納米聚合物膠囊的顆粒物，碾碎后加入到4.0克無水乙醇中，經(jīng)過超聲與乙醇混合均勻，再加入11.0克步驟A)制得的溶膠，連續(xù)多次進行超聲混合，放入避光環(huán)境常溫下陳化48小時，得到鍍膜液，最后利用勻膠機將所得鍍膜液旋涂于事先預處理過的24mm×24mm蓋玻片表面，自然晾干，制得氧敏熒光膜。

實施例2

制備核殼比為1:2的包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊，平均粒徑為228.7nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.3克雙親性大分子RAFT試劑與49.7克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由4.72克的甲基丙烯酸甲酯、1.89克的對二乙烯基苯、0.09克的偶氮二異丁腈、3.29克石蠟和0.01克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例制備的納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例3

本實施例與實施例2的方法相同，不同之處為雙親性大分子RAFT試劑用量分別為0.32、0.34、0.36、0.38克，對該聚合物膠囊的粒徑進行調(diào)控，通過型號為ZEN1600的馬爾文激光粒度儀測試不同RAFT試劑量制備的納米聚合物粒子的粒徑，平均粒徑分別為215nm、163.7nm、152.9nm、146.0nm；

按實施例1的方法分別制備了含本實施例制備的納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例4

本實施例與實施例2的方法相同，不同之處為引發(fā)劑偶氮二異丁腈的用量分別為0.03、0.06、0.09、0.12克，考察了引發(fā)劑量對該聚合物膠囊結構和單體轉化率的影響，發(fā)現(xiàn)隨著引發(fā)劑量的增多，單體轉化率增高，合成的納米聚合物膠囊形貌規(guī)整、粒徑相近，隨著轉化率的逐步提高，納米聚合物粒子由最初的不規(guī)則形狀最終變?yōu)橥暾那蛐谓Y構并且具有相似的粒徑，但當引發(fā)劑AIBN達到一定量后，會引起RAFT試劑的失活，導致轉化率反而降低；

按實施例1的方法分別制備了含本實施例制備的納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例5

制備核殼比為1:3的包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊，平均粒徑為151nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.30克雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由5.30克的甲基丙烯酸甲酯、2.10克的對二乙烯基苯、0.11克的偶氮二異丁腈、2.46克石蠟和0.01克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例所制備的不含氟納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例6

制備核殼比為1:4的包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊，平均粒徑為148nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.30克雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由5.65克的甲基丙烯酸甲酯、2.26克的對二乙烯基苯、0.11克的偶氮二異丁腈、1.97克石蠟和0.01克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的不含氟納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例制備的不含氟納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例7

制備核殼比為1:1的包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊，平均粒徑為278.4nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.30克雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由3.55克的十二烷基氟庚酯、1.42克的對二乙烯基苯、0.07克的偶氮二異丁腈、4.94克石蠟和0.02克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例制備的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例8

制備核殼比為1:2的包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊，平均粒徑為158nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.30克上述雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由4.72克的十二烷基氟庚酯、1.89克的對二乙烯基苯、0.09克的偶氮二異丁腈、3.29克石蠟和0.01克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例制備的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例9

本實施例與實施例8的方法相同，不同之處為雙親性大分子RAFT試劑用量分別為0.24、0.26、0.28、0.32克，對該聚合物膠囊的粒徑進行調(diào)控，測試不同RAFT試劑量制備的納米聚合物粒子的粒徑，平均粒徑分別為245nm、213.6nm、174nm、146.9nm；

按實施例1的方法分別制備了含本實施例制備的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例10

本實施例按實施例8的方法相同，不同之處為引發(fā)劑偶氮二異丁腈的用量分別為0.03、0.06、0.09、0.12克，其規(guī)律與不含氟單體聚合的規(guī)律相同；

按實施例1的方法分別制備了含本實施例制備的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例11

制備核殼比為1:3的包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊，平均粒徑為156nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.30克雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由5.30克的十二烷基氟庚酯、2.10克的對二乙烯基苯、0.11克的偶氮二異丁腈、2.46克石蠟和0.01克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例制備的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例12

制備核殼比為1:4的包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊，平均粒徑為168nm，制備含包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊濃度為2.5mg/ml的氧敏熒光膜，具體步驟如下：

(1)將0.30克雙親性大分子RAFT試劑與49.70克去離子水配制成水溶液作為水相，加入由5.65克的十二烷基氟庚酯、2.26克的對二乙烯基苯、0.11克的偶氮二異丁腈、1.97克石蠟和0.01克三(4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰菲啰啉)二氯化釕組成的油相并混合均勻，經(jīng)超聲粉碎20分鐘制得細乳液。將細乳液在160℃條件下進行RAFT活性自由基細乳液聚合反應，反應5小時后冷卻，制得包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊；

(2)按實施例1所述方法制備含本實施例制備的氟化納米聚合物膠囊濃度為20％的氧敏熒光膜。

實施例13

本實施例與實施例2所述方法相同，不同之處為基質(zhì)膜溶膠制備過程中，pH分別標定為1.0、1.2、1.4、1.6、1.8，用基于相位移法的溶解氧傳感器分別測試不同pH條件下所制備的溶解氧傳感膜在無氧水和空氣飽和水中的電壓響應信號，得到對應的動態(tài)響應曲線，發(fā)現(xiàn)pH＝1.2時，氧敏熒光膜的可逆性最優(yōu)，靈敏度最大。

實施例14

本實施例與實施例2所述方法相同，不同之處為在基質(zhì)膜溶膠制備過程中，保持前驅體(四乙氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷)的物質(zhì)的量的比不變的條件下，水和前驅體的物質(zhì)的量比值R分別為1.5、2、2.5、3。在pH一定的條件下，增大R值即增加前軀體混合溶液中水的含量，可以加快前驅體的水解和縮合反應，最終形成較大密度和交聯(lián)度的微孔結構。微孔結構的孔隙率減小會降低氣體在基質(zhì)中的擴散系數(shù)，延長指示劑的響應時間，降低傳感膜的靈敏度，但也提升了指示劑的固定效果。對所制備的氧敏熒光膜按實施例3所述方法測試其性能，發(fā)現(xiàn)當R＝2.5時，氧敏熒光膜的性能最佳。

實施例15

本實施例與實施例2所述方法相同，不同之處為陳化時間分別為5h、24h、48h、72h。

陳化過程主要是繼續(xù)進行水解和聚合反應，溶膠的粘度也隨陳化時間的延長而增加。溶膠粘度是決定溶解氧傳感膜厚度的關鍵因素，而膜厚度又影響到溶解氧傳感膜開裂情況和響應性能。因此，陳化時間的選擇具有重要意義。

本實施例分別對不同陳化時間制備的氧敏熒光膜進行了動態(tài)響應測試。發(fā)現(xiàn)電壓信號值隨陳化時間的延長而減小，同時無氧水電壓信號與空氣飽和水電壓信號的比值越來越大，即傳感膜的靈敏度逐步增加。其原因可以解釋為隨著陳化時間的增加，氧敏熒光膜內(nèi)的納米聚合物膠囊濃度也隨之升高。此外，觀察制備的膜發(fā)現(xiàn)陳化時間72h的溶解氧傳感膜出現(xiàn)開裂，而陳化時間較短的傳感膜并沒有開裂的情況。所以為保證得到表面光滑不開裂同時兼具高靈敏度和良好可逆性的溶解氧傳感膜，最佳陳化時間應選擇48h。

對比例1

參見文獻：陳通通，基于熒光猝滅原理的溶解氧傳感膜制備新技術的研究[D]，浙江工業(yè)大學，2014.

制備包埋有氧敏熒光指示劑的氟化納米聚合物膠囊氧敏熒光膜，具體步驟如下：

將四乙氧基硅烷(TEOS，0.64g)、三氟丙基三甲氧基硅烷(TFP-TriMOS，0.71g)、無水乙醇(0.99g)、去離子水(0.23g)混合，用鹽酸(0.8wt％～1.5wt％)調(diào)節(jié)pH為1.2，密封后攪拌1h后加入0.5mL 2.5mg/L的三(4,7-聯(lián)苯-1,10-領菲啰啉)二氯化釕的乙醇溶液，繼續(xù)攪拌20min，之后在避光環(huán)境下陳化48h后得到鍍膜液，最后利用勻膠機在事先處理過的24mm×24mm蓋玻片涂膜，自然晾干，制得氧敏熒光膜，其動態(tài)響應曲線附圖4所示。

對比例1是通過氟化改性的溶膠凝膠法制備氧敏熒光膜，存在溶膠凝膠法固有的缺點，即指示劑容易泄露、影響因素多、膜機構調(diào)控工藝復雜等。本發(fā)明創(chuàng)新地利用納米膠囊技術將氧敏指示劑包裹到納米膠囊中，成功地解決了指示劑泄露的問題，并且RAFT聚合是活性聚合，易于對結構進行調(diào)控。由動態(tài)響應曲線可知本發(fā)明所制得的氧敏熒光膜較對比例1中的氧敏熒光膜有更高的靈敏度。