基于分子识别诱导聚集发光的典型卡西酮类毒品传感器的研究

In this project, the clean-up capability of electromembrane extraction (EME), the specific recognition of molecularly imprinted polymers (MIPs) and the aggregation-induced–emission (AIE) will be integrated for rapid determination of cathinones. Fluorescence method is one of the most popular methods for rapid on-site determination of illicit drugs. However, the sensitivity of traditional fluorescence probe is limited mainly due to fluorescence quenching and matrix effects. Therefore, the application of AIE for the detection of cathinones is an academic innovation. The sensor of molecularly imprinted polymers with AIE property (AIE-MIPs) are prepared via surface imprinting with AIE monomers, which are synthesized based on the properties of the target (e.g. cathinone, mephedrone, ethcathinone or flephedrone). Subsequently, the preparation method, the selectivity and AIE property of AIE-MIPs are optimized, and the combination between EME and AIE-MIPs is investigated by different ways to select the optimal operation condition for EME/AIE-MIPs. This EME/AIE-MIPs approach is validated with blood, urine and saliva samples, and the applicability of EME/AIE-MIPs is evaluated using Gold Standard method (LC-MS). We believe this EME/AIE-MIPs approach will provide accurate, sensitive and rapid determination of trace target drugs in complex samples. Nevertheless, the study of the current project will provide theoretical support for the construction of portable fluorescent equipment for rapid on-site determination of drugs in the field of forensic science.

本项目将样品净化能力突出的电膜萃取(EME)、特异性富集能力强的分子印迹聚合物(MIPs)与聚集诱导发光(AIE)效应联用用于开发卡西酮类毒品快速检测的新方法。该基于AIE的荧光法克服了传统荧光法利用荧光猝灭原理来检测目标物的不足之处，从原理上提高了荧光法的检测灵敏度，因此本课题是一种源头创新。项目合成可聚合的AIE单体，以卡西酮类毒品为模板分子，采用表面分子印迹技术制备荧光分子印迹聚合物传感器(AIE-MIPs)。优化AIE-MIPs的制备方法、分子识别性能及荧光性能之后，针对实际样品，采用不同方案将EME与AIE-MIPs联用，选择EME与AIE-MIPs高度匹配的实验条件。采用毒品检测“金标准”液质法对EME/AIE-MIPs联用法进行验证，探索其实际应用的可行性。本项目的研究将从原理上为制备便携式荧光毒品检测设备提供支持，在法医毒品快检方面具有良好的应用前景。

法医学毒品快速检测是打击毒品犯罪活动的重中之重，目前常用的毒品快速检测主要存在基质干扰严重和选择性不足的问题。为实现对复杂样品中痕量毒品的快速定量分析，本项目开发了一种集样品净化能力突出的电膜萃取(EME)、特异性富集能力强的分子印迹聚合物(MIPs)与聚集诱导发光(AIE)效应于一身的卡西酮类毒品快速检测的新方法。本项目成功合成了一种可以作为MIPs辅助识别单体的AIE分子（BA-TPE）。红外光谱，液质联用仪和核磁共振波谱仪的表征结果证明这种AIE分子成功地结合到了MIPs上，组装成了一种新的荧光探针（AIE-MIPs）。吸附实验证明AIE-MIPs对卡西酮类物质具有高度选择性，荧光性能的研究进一步表明AIE-MIPs可以被卡西酮类物质高选择性地“点亮”。由于生物样品基质会同时影响BA-TPE的发光效能和AIE-MIPs的吸附能力，从而大幅度抑制AIE-MIPs的选择性“点亮”。因此，本项目使用EME技术对生物样品进行净化，优化EME条件并与AIE-MIPs的吸附条件相匹配，从而使EME技术与AIE-MIPs联用，构建了AIE-MIP传感器。利用该传感器，对尿液样品中的卡西酮进行了检测，该传感器的检测限达到0.32 μmol L-1，线性范围为2-12 μmol L-1。这种“点亮”型AIE-MIP传感器的开发，不仅能够开拓设计传感器的新思路，同时将从原理上为制备便携式荧光毒品检测设备提供支持，在法医毒品快检方面具有良好的应用前景。