1.本发明属于新型纳米材料制备领域，具体涉及一种基于双发射分子印迹聚合物结合rf算法荧光传感器的制备及其在丙草胺检测中的应用，
背景技术：2.随着全球人口增多，粮食需求不断增加，除草剂在世界范围内的农业虫害防治中持续使用，改善农业生产。丙草胺是一种具有高选择性的水稻田专用除草剂。然而，由于其对水生生物的严重毒性，在生物体内难降解转化，易引起各种慢性或急性病害；在水中的积累，会造成环境污染，对人类健康和水环境都构成潜在威胁。因此，丙草胺在水和水生生物(如鱼类)中积累都会在一定程度上危害水生生态系统。农作物、土壤甚至地表水都会残留丙草胺，对蔬菜、水果、大米和饮用水造成进一步污染，从而对人类健康构成危害。
3.为了确保食品安全，曾报道过多种方法检测丙草胺，包括高效液相色谱-紫外可见检测器(hplc-uv)、荧光探针传感器(fl-probe sensor)和酶联免疫吸附试验。然而，这些方法存在技术成本昂贵，后续处理复杂等问题。例如，层析前处理时间长，准备工作繁琐。免疫吸附试验中抗体难以储存和重复使用，造成不必要的浪费。相比之下，基于分子印迹聚合物量子点的荧光传感器结合了分子印迹聚合物的高灵敏度和量子点的优异光学特性，可应用于各种环境中检测痕量目标分子。表面印迹技术可以定位印迹空腔，作为一种潜在的工具，以降低分子印迹聚合物量子点(molecularly imprinted polymer quantum dots,mip-qds)中的传质阻力，增加进入空腔的机会。表面印迹聚合物的荧光传感器表现为高选择性和高灵敏度响应，在检测农药残留方面具有优势。目前，大多数传感器只有一个荧光峰，与模板分子特异性结合后的荧光可被增强或猝灭，然而，单一的荧光变化，可能导致荧光分光光度计的背景噪声和实验操作误差。此外，荧光中的微小颜色变化很难用肉眼辨别。
技术实现要素：4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种dual-em-mips荧光传感器及其制备方法和应用。本发明基于机器学习的rf算法，通过反相微乳液法聚合的双层表面印迹技术，成功构建了一种新型的双发射分子印迹聚合物荧光传感器，用于丙草胺的快速、实时、可视化检测，在环境监控以及市场的食品安全监控中具有广阔的应用前景。
5.本发明的技术方案如下:
6.一种双发射分子印迹聚合物荧光传感器的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)n-gqds和r-sio2@qds的制备
8.将柠檬酸和尿素混合后采用水热法反应得到蓝色发射的n-gqds；将cdse/zns量子点和nh3·
h2o溶解在水中，加入正硅酸乙酯得到混合溶液，反应后，得到r-sio2@qds；
9.(2)dual-em-mips荧光传感器的制备
10.依次加入环己烷、丙草胺、aptes(3-氨丙基三乙氧基硅烷)搅拌得到复合物，再将步骤(1)制得的n-gqds、r-sio2@qds、正硅酸乙酯和nh3·
h2o与其混合处理，在黑暗中搅拌，
最后重复洗脱至未检测到丙草胺，得到dual-em-mips荧光传感器(双发射分子印迹聚合物荧光传感器)。
11.优选地，步骤(1)中，柠檬酸与尿素的质量比为1.5～3：1.0，更优选为2.05g：1.0；
12.优选地，步骤(1)中，所述水热反应的温度为150～250℃，优选为200℃，反应时间为0.5～3h，更优选为1h。
13.优选地，步骤(1)中，所述cdse/zns的浓度为0.5～2mg/ml，更优选为1.0mg/ml。
14.优选地，步骤(1)中，所述cdse/zns、nh3·
h2o、水和正硅酸乙酯的体积比为400～600μl：30～45ml：400～600μl：200～300μl；更优选为500μl：37.5ml：500μl：250μl。
15.优选地，步骤(1)中，所述混合溶液的反应时间为6～15h，优选为10h。
16.优选地，步骤(1)中，所述合成的r-sio2@qds在制备dual-em-mips前，应对其进行超声。
17.优选地，步骤(2)中，所述环己烷、丙草胺和aptes的质量体积比为6～10ml：3～5mg：30～40μl，更优选为8ml：3.59mg：34.2μl。
18.优选地，步骤(2)中所述n-gqds和r-sio2@qds的质量比为1～5：1，优选为4：1。
19.优选地，步骤(2)中，环己烷、r-sio2@qds、正硅酸乙酯和nh3·
h2o的用量比为6～10ml：200～400μl：40～60μl：80～120μl；更优选为8ml：300μl:50μl：100μl；
20.优选地，步骤(2)中搅拌时间为6～12h，搅拌条件为室温黑暗中。
21.一种双发射分子印迹聚合物荧光传感器，通过上述方法制备得到。
22.所述双发射分子印迹聚合物荧光传感器在检测丙草胺中的应用。
23.一种使用上述双发射分子印迹聚合物荧光传感器测定丙草胺的方法，包括以下步骤：
24.以r-sio2@qds为内标物，对双发射分子印迹聚合物荧光传感器的标准曲线进行标定；根据(i
450
/i
630
)0/(i
450
/i
630
)与相应的淬灭剂丙草胺浓度间的关系，以及stern-volmer方程对曲线进行拟合。
25.stern-volmer方程为f0/f-1＝k
sv
[c]，其中k
sv
为荧光猝灭常数，c为丙草胺浓度；所述f0＝(i
450
/i
630
)0，f＝(i
450
/i
630
)，f0为发射波长分别为450nm和630nm时荧光强度的比值，f为加入丙草胺后发射波长分别为450nm和630nm时荧光强度的比值。
[0026]
一种实时监测丙草胺的方法，包括以下步骤：
[0027]
在365nm紫外光激发下，用数码相机在黑暗中拍摄双发射分子印迹聚合物荧光传感器的荧光图像，并加入不同浓度的丙草胺，对捕获的103幅荧光图像及其浓度进行机器学习。
[0028]
优选地，所述荧光图像使用opencv数据库提取rgb值，并以浮点值的形式输入到rf中。
[0029]
优选地，训练rf模型并评估丙草胺的每个浓度参数和荧光颜色参数的重要性，并将荧光图像的浮点值输入到rf模型中。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果体现如下：
[0031]
(1)本发明制备的蓝色发射氮掺杂量子点分散均匀，无团聚，荧光效果优异，同时基于机器学习rf算法方法制备的dual-em-mips荧光传感器，用于对丙草胺浓度的实时预测，具有高灵敏度，高特异性的特点且易于合成，成本低廉。
[0032]
(2)本发明制备dual-em-mips荧光传感器利用aptes作为功能单体与其他类似传感器相比具有较高的选择性识别能力和良好的荧光猝灭效果。研究了丙草胺及其类似物对dual-em-mips的选择性。与其类似物相比，dual-em-mips对丙草胺的荧光猝灭程度最高，这归因于dual-em-mips表面特定的印迹空穴和位置。
[0033]
(3)本发明结合机器学习、分子印迹技术和荧光比色检测技术的优势，成功开发了快速高效的双发射荧光传感平台。该双发射印迹聚合物荧光传感器在0.001～5mg/l范围内呈良好的线性关系(r2＝0.9958)，鱼和河水的检测限分别为0.67μg/kg和0.42μg/l。此外，rf模型和dual-em-mips荧光传感器在实际样品中的回收率分别为92.2-107.6％和84.2-108.2％。
附图说明
[0034]
图1a-图1c为实施例1制备的n-gqds、r-sio2@qds、dual-em-mips的透射电子显微镜图(tem)，图1d为实施例1制备的dual-em-nips透射电子显微镜图，图1e-图1f为dual-em-mips荧光传感器的粒径分布图。
[0035]
图2a-图2e为分别为测试例中n-gqds和r-sio2@qds以质量比为1:1、2:1、3:1、4:1和5:1的比例制备的dual-em-mips荧光传感器分别加入不同浓度的丙草胺特异性结合后在350nm激发下的荧光光谱。图2f为不同比例dual-em-mips荧光传感器在350nm紫外光激发下的荧光图像，其中b为n-gods，r为r-sio2@qds。
[0036]
图3a为测试例中不同浓度dual-em-mips荧光传感器的荧光图像，图3b为ph在3.0-10.0范围内对dual-em-mips和dual-em-nips荧光猝灭效率的影响。
[0037]
图4为测试例中的dual-em-mips荧光传感器、dual-em-nips荧光传感器和mip-qds分别加入不同浓度的丙草胺形成的传感体系在350nm激发下的荧光光谱及荧光强度与丙草胺浓度的关系曲线。
[0038]
图5为实施例1中基于机器学习的rf算法的训练集图像，图5a为训练集的103幅荧光图像，图5b为荧光图像的颜色范围变化的色度图。
[0039]
图6为实施例1制备的dual-em-mips和对比例2制备的dual-em-nips对丙草胺、甲草胺、敌稗、异丙甲草胺和阿特拉津(0.5mg/l)的选择性评估。
具体实施方式
[0040]
以下结合附图和具体实例来进一步说明本发明。以下实施例为本发明较佳的实验方式，但不对本发明的保护范围做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0041]
本发明所述试剂包括丙草胺、敌稗、阿特拉津、甲草胺和异丙甲草胺购自上海农药研究所有限公司(中国上海)。曲拉通x-100，3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)和正硅酸乙酯(teos)由中国上海阿拉丁公司生产。水溶性cdse/zns量子点购自北京北大聚邦股份有限公司。高效液相级乙腈、硫酸镁、仲伯胺、柠檬酸、尿素、氯化钠、乙醇和氨水(25wt％)由国药化学试剂(上海)提供。
[0042]
一种双发射分子印迹聚合物荧光传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
(1)n-gqds和r-sio2@qds的制备
[0044]
将柠檬酸和尿素混合后采用水热法反应得到蓝色发射的n-gqds；将cdse/zns量子点和nh3·
h2o溶解在水中，加入正硅酸乙酯得到混合溶液，反应时间后，加入丙酮，离心得到r-sio2@qds；
[0045]
(2)dual-em-mips荧光传感器的制备
[0046]
依次加入环己烷、丙草胺、aptes搅拌得到复合物，再将步骤(1)制得的、n-gods、r-sio2@qds、正硅酸乙酯和nh3·
h2o与其混合处理，在黑暗中搅拌，然后加入丙酮、离心、洗涤、超声分散均匀后再次离心，利用一定比例的乙腈-乙醇振荡提取得到丙草胺，最后重复洗脱至未检测到丙草胺，得到dual-em-mips荧光传感器。
[0047]
在一个具体的实例中，步骤(1)所得n-gqds通过透析继续纯化，透析时所用的透析袋的截留分子量为1～2000da，透析时间为24～48h。
[0048]
在一个具体的实例中，步骤(2)所述乙腈-乙醇的体积比为8：2，重复洗脱至高效液相-紫外检测不到丙草胺。
[0049]
实施例1
[0050]
本发明设计了一种dual-em-mips的双层量子点结构制备荧光传感器，为提高丙草胺的检测效率，还基于dual-em-mips荧光图像结合rf算法机器学习方法，将其用于丙草胺浓度的实时预测，并对其选择性、再现性和重复性进行优化，更提高了传感器的灵敏度，使其荧光猝灭效率稳步提高。一种基于双发射分子印迹聚合物和随机森林算法荧光传感器的构建方法如以下步骤：
[0051]
(1)n-gqds和r-sio2@qds的制备
[0052]
如先前报道所述，采用水热法在200℃下将2.05g柠檬酸和1.0g尿素反应1h得到蓝色发射的n-gqds，加热后的产物通过2000da的透析袋透析纯化24h冻干得到n-gqds固体粉末。采用改进的溶胶-凝胶法，制备红色发射的sio2@qds在250ml的烧瓶中依次加入500μl(1.0mg/ml)的cdse/zns量子点、500μl的nh3·
h2o和37.5ml的水，在400rpm的条件下磁力搅拌15min。然后在搅拌条件下滴加250μl的正硅酸乙酯得到混合溶液，转速为400rpm搅拌10h后，加入50.0ml丙酮，在8.0
×
103g下离心10min，得到r-sio2@qds，用乙醇洗涤，再用乙醇洗涤后离心20min，得到溶液备用。在制备dual-em-mips之前，对r-sio2@qds进行10min的超声处理。
[0053]
(2)dual-em-mips荧光传感器的制备
[0054]
通过改进的反相微乳液法聚合合成了dual-em-mips，依次加入8.0ml环己烷、143.6μl丙草胺(25.0mg/ml)、34.2μl的功能单体aptes搅拌得到络合物，再将步骤(1)制得的1.2mg n-gods、300μl的浓度为1.0mg/ml r-sio2@qds、50μl正硅酸乙酯和100μl的nh3·
h2o与其混合处理，将混合物搅拌2h后得到丙草胺-aptes络合物，再在室温下黑暗中搅拌10h，最后加入10.0ml丙酮，在8.0
×
103g条件下离心10min。去除上清液后，加入10.0ml去离子水，超声10min，然后以8.0
×
103g的速度，离心20min，进一步去除未反应的功能单体和交联剂。利用乙腈-乙醇(8：2，v/v)振荡30min提取丙草胺，重复洗脱至直到高效液相-紫外未检测到丙草胺为止，最终得到dual-em-mips荧光传感器，将其冷藏在4℃保存。
[0055]
(3)荧光分析和荧光传感器的选择性评估
[0056]
用荧光分光光度计测量dual-em-mips、cdse/zns量子点和n-gqds的荧光强度。设置激发波长为350nm，发射波长范围为370-680nm。激发波长和发射波长的狭缝宽度分别设
置为2nm和5nm。合适的溶剂条件下，在四通石英比色皿中反应4min后，利用荧光光谱仪测量20μl的dual-em-mips(2.0mg/ml)和浓度为0.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l的丙草胺特异性结合后的荧光光谱。
[0057]
(4)样品制备
[0058]
黑鱼样本是从当地市场获得的，将5.0g黑鱼均质并转移到50ml离心管中，加入8ml含1.0％醋酸的乙腈。再将2.0ml上清液转移在15ml离心管中，再依次加入75mg硫酸镁、20mgpsa和100mggcb，振荡1min，速度为4
×
103g离心15min后，上清液经0.22μm微孔滤膜过滤后进行高效液相色谱和荧光分析。水样采集自珠江，保存在玻璃瓶中。水样通过0.45μm膜过滤除去不溶颗粒用于后续分析。
[0059]
(5)比率荧光法测定丙草胺
[0060]
以r-sio2@qds为内标物，对dual-em-mips荧光传感器的标准曲线进行了标定。dual-em-mips荧光传感器分别加入浓度为.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l的丙草胺形成传感体系，测量上述溶液在350nm激发下的荧光强度，以及荧光强度与丙草胺浓度的关系曲线图。根据(i
450
/i
630
)0/(i
450
/i
630
)与相应的淬灭剂(丙草胺)浓度(0.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l)间的关系，以及stern-volmer方程对曲线进行拟合。根据回收率和rsd对方法的准确度和精密度进行评价。
[0061]
对其选择性(if：k
sv，dual-em-mips
/k
sv，dual-em-nips
)进行了分析，以评估传感器的可回收性。在350nm波长激发下利用荧光光谱仪测量dual-em-mips荧光强度以此评价其稳定性。并分析四个相同程序制备的dual-em-mips的if值对其重复性进行评价。
[0062]
stern-volmer方程：f0/f-1＝k
sv
[c]
[0063]
其中k
sv
为荧光猝灭常数，c为丙草胺浓度。f0＝(i
450
/i
630
)0，f＝(i
450
/i
630
)，f0为发射波长分别为450nm和630nm时荧光强度的比值，f为加入丙草胺后发射波长分别为450nm和630nm时荧光强度的比值。
[0064]
(6)机器学习
[0065]
在365nm紫外光激发下，用数码相机在黑暗中拍摄dual-em-mips的荧光图像。荧光图像使用opencv数据库提取rgb值，并以浮点值的形式输入到rf模型中。并加入不同浓度的丙草胺特异性结合，对捕获的103幅荧光图像及其浓度进行机器学习。为了提高rf模型的预测精度，70％的图像被选为训练集对rf模型进行训练。剩余30％的图像作为测试集用于测试训练结果。其中103个样品的荧光图像用python处理，其中numpy 1.16.5,sklearn 0.21.3,cv2 4.5.2。rf模型的参数估计量n为100，数据集的参数test_size＝0.3(用于测试的数据集为30％)，random_state＝0.利用rf模型预测浓度的示意图如图5所示。该模型的训练和测试分数分别大于0.9和0.85，十折交叉验证的错误率为10-5
。
[0066]
对比例1
[0067]
mip-qds的制备及评估
[0068]
(1)n-gqds的制备
[0069]
采用水热法在200℃下将2.05g柠檬酸和1.0g尿素反应1h得到蓝色发射的n-gqds，加热后的产物通过2000da的透析袋透析纯化24h冻干得到n-gqds固体粉末。
[0070]
(2)mip-qds荧光传感器的制备
[0071]
通过改进的反相微乳液法聚合合成了mip-qds，依次加入8.0ml环己烷、143.6μl丙
草胺(25.0mg/ml)、34.2μl的功能单体aptes搅拌得到络合物，再将步骤(1)制得的1.2mg的n-gqds、50μl正硅酸乙酯和100μl的nh3·
h2o与其混合处理，将混合物搅拌2h后得到丙草胺-aptes络合物，再在室温下黑暗中搅拌10h，最后加入10.0ml丙酮，在8.0
×
103g条件下离心10min。去除上清液后，加入10.0ml去离子水，超声10min，然后以8.0
×
103g的速度，离心20min，进一步去除未反应的功能单体和交联剂。利用乙腈-乙醇(8：2，v/v)振荡30min提取丙草胺，重复洗脱至直到高效液相-紫外未检测到丙草胺为止，最终得到mip-qds荧光传感器，将其冷藏在4℃保存。
[0072]
(3)荧光分析和荧光传感器的选择性评估
[0073]
用荧光分光光度计测量mip-qds的荧光强度。设置激发波长为350nm，发射波长范围为370-680nm。激发波长和发射波长的狭缝宽度分别设置为2nm和5nm。合适的溶剂条件下，在四通石英比色皿中反应4min后，利用荧光光谱仪测量20μl的mip-qds(2.0mg/ml)和浓度为0.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l的丙草胺特异性结合后的荧光光谱。
[0074]
对比例2
[0075]
对照组dual-em-nips荧光传感器的制备及评估
[0076]
(1)n-gqds和r-sio2@qds的制备
[0077]
采用水热法在200℃下将2.05g柠檬酸和1.0g尿素反应1h得到蓝色发射的n-gqds，加热后的产物通过2000da的透析袋透析纯化24h冻干得到n-gqds固体粉末。采用改进的溶胶-凝胶法，制备红色发射的sio2@qds在250ml的烧瓶中依次加入500μl(1.0mg/ml)的cdse/zns量子点、500μl的nh3·
h2o和37.5ml的水，在400rpm的条件下磁力搅拌15min。然后在搅拌条件下滴加250μl的正硅酸乙酯得到混合溶液，转速为400rpm搅拌10h后，加入50.0ml丙酮，在8.0
×
103g下离心10min，得到r-sio2@qds，用乙醇洗涤，再用乙醇洗涤后离心20min，得到溶液备用。在制备dual-em-nips之前，对r-sio2@qds进行10min的超声处理。
[0078]
(2)dual-em-nips荧光传感器的制备
[0079]
通过改进的反相微乳液法聚合合成了dual-em-nips，依次加入8.0ml环己烷、34.2μl的功能单体aptes搅拌得到络合物，再将步骤(1)制得的1.2mg的n-gods、300μl浓度为1.0mg/ml的r-sio2@qds、50μl正硅酸乙酯和100μl的nh3·
h2o与其混合处理，将混合物搅拌2h，再在室温下黑暗中搅拌10h，最后加入10.0ml丙酮，在8.0
×
103g条件下离心10min。去除上清液后，加入10.0ml去离子水，超声10min，然后以8.0
×
103g的速度，离心20min，进一步去除未反应的功能单体和交联剂。利用乙腈-乙醇(8：2，v/v)振荡30min，最终得到dual-em-nips荧光传感器，将其冷藏在4℃保存。
[0080]
(3)荧光分析和荧光传感器的选择性评估
[0081]
用荧光分光光度计测量dual-em-nips荧光强度。设置激发波长为350nm，发射波长范围为370-680nm。激发波长和发射波长的狭缝宽度分别设置为2nm和5nm。合适的溶剂条件下，在四通石英比色皿中反应4min后，利用荧光光谱仪测量20μl的dual-em-nips(2.0mg/ml)和浓度为0.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l的丙草胺特异性结合后的荧光光谱。
[0082]
测试例
[0083]
(1)dual-em-mips的灵敏度和选择性优化
[0084]
为实现更广泛的视觉检测和颜色数据集的收集，本发明确定n-gqds：r-qds(b：r，c/c)的比例对dual-em-mips的灵敏度的影响。如图2所示，随着b：r的比例从1：1增加到5：1，
随着n-gqds浓度的增加，dual-em-mips的原始颜色从紫色变为蓝色，所有比例的颜色变化趋势都是从蓝色到暗红色(图2f)。在荧光光谱中观察到丙草胺特异性结合后的蓝色荧光猝灭，颜色由蓝色变为暗红色。如图2f所示，颜色变化的最佳比例为4：1(b：r，c/c)。低比例的蓝色荧光如1：1和2：1在荧光颜色变化时没有呈现蓝色，这是因为高浓度的红色发射量子点减弱了蓝色变化的可见性。同时，蓝色的颜色演变范围太窄，在3：1比例时无法提供颜色变化数据集。当b：r比为5：1时，dual-em-mips荧光传感器对7.5
×
10-3
mg/l的丙草胺浓度上限不敏感，这是因为蓝光n-gqds浓度过高，阻碍了更广泛的颜色变化。因此选择比例为4：1(b：r，c/c)制得的dual-em-mips进行以下试验。
[0085]
此外，还对dual-em-mips的用量进行了优化，以提高传感器的灵敏度和选择性。随着dual-em-mips浓度的增加，荧光猝灭效率稳步提高，在浓度为2.0mg/ml时荧光猝灭效率达到最大值(图3a)，因此dual-em-mips的最佳用量为2.0mg/ml，用于以下试验。
[0086]
研究了ph在3.0-10.0范围内对双分子印迹聚合物荧光猝灭效率的影响。如图3b所示，dual-em-mips的荧光强度相当稳定，在弱碱性条件下，丙草胺与dual-em-mips的印迹腔之间有很强的特异性相互作用。在ph为8.0时，猝灭效率最佳，if为4.69。
[0087]
(2)dual-em-mips传感器的选择性、重复性和再现性
[0088]
选择性是评估dual-em-mips荧光传感器检测丙草胺性能的一个重要参数。为研究丙草胺及其类似物(甲草胺、敌稗、异丙甲草胺和阿特拉津)浓度在0.5mg/l时对dual-em-mips和dual-em-nips的选择性。如图6所示，与其类似物相比，由于其表面特定的印迹空穴和位置，dual-em-mips对丙草胺的荧光猝灭程度最高。
[0089]
重复性和再现性是评价荧光传感器性能时不可忽视的属性。在6次重复洗脱下测定了dual-em-mips的if。浓度为0.5mg/l的丙草胺，if的相对标准偏差为3.1％，具有良好的稳定性和重复性。进一步考察了dual-em-mips荧光传感器的批次间重现性。相对标准偏差为4.18％(n＝5)，表明该dual-em-mips荧光传感器重现性良好。
[0090]
(3)dual-em-mips传感器精密度、线性、检出限和回收率等测定
[0091]
在350nm激发波长下，测量2.0mg/ml的dual-em-mips的荧光强度，并加入浓度为0.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l的丙草胺与其特异性结合，测量其荧光发射光谱，图4b为dual-em-mips加入不同浓度丙草胺的荧光光谱。如图4a和4c所示，在相同的激发波长下，加入浓度为0.001，0.05，0.1，1.0，2.5，5.0mg/l的丙草胺，研究dual-em-mips和dual-em-nips荧光猝灭效率。
[0092]
在最佳条件下，考察了dual-em-mips传感器的精密度、线性、准确度和检出限。线性方程为：(i
450
/i
630
)0/(i
450
/i
630
)＝0.5328c+1.0566(r2，0.9958)，浓度范围为0.001-5.0mg/l(图4d)，检出限为0.28μg/l(3σ/s，其中σ是空白测量的标准偏差，s是线性校准的斜率)。黑鱼和河水样品的检出限分别为0.67μg/kg和0.42μg/l。此外，使用dual-em-mips荧光传感器检测了添加了5.0和250.0μg/l,kg的丙草胺的实际样品。如表1所示，基于dual-em-mips荧光传感器用于检测实际样品的回收率为84.2％-104.2％，rsd均小于5.7％。
[0093]
将rf模型应用预测丙草胺的浓度。结果如表1所示。结果表明，基于dual-em-mips荧光颜色的rf模型具有较高的选择性和灵敏度。加标回收率为84.2-108.2％，rsd《6.4％。
[0094]
因此，基于机器学习的rf模型开发了一种在田间检测丙草胺的新策略。黑鱼和河水样品的加标回收率(n＝3)如表1所示，实际样品的加标回收率为95.5-111.8％，最高相对
标准偏差为5.7％。因此，新型的dual-em-mips荧光传感器和rf模型有助于精确检测鱼和河水样品中的丙草胺。
[0095]
表1
[0096][0097]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明优选的实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种双发射分子印迹聚合物荧光传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)n-gqds和r-sio2@qds的制备将柠檬酸和尿素混合后采用水热法反应得到蓝色发射的n-gqds；将cdse/zns量子点和nh3·
h2o溶解在水中，加入正硅酸乙酯得到混合溶液，反应后，得到r-sio2@qds；(2)dual-em-mips荧光传感器的制备依次加入环己烷、丙草胺、aptes搅拌得到复合物，再将步骤(1)制得的n-gqds、r-sio2@qds、正硅酸乙酯和nh3·
h2o与其混合处理，在黑暗中搅拌，最后重复洗脱至未检测到丙草胺，得到dual-em-mips荧光传感器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，柠檬酸与尿素的质量比为1.5～3：1.0；步骤(1)中，所述cdse/zns的浓度为0.5～2mg/ml；步骤(1)中，所述cdse/zns、nh3·
h2o、水和正硅酸乙酯的体积比为400～600μl：30～45ml：400～600μl：200～300μl。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述水热反应的温度为150～250℃，反应时间为0.5～3h；步骤(1)中，所述混合溶液的反应时间为6～15h；步骤(2)中搅拌时间为6～12h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述环己烷、丙草胺和aptes的质量体积比为6～10ml：3～5mg：30～40μl；步骤(2)中所述n-gqds和r-sio2@qds的质量比为1～5：1；步骤(2)中所述环己烷、r-sio2@qds、正硅酸乙酯和nh3·
h2o的用量比为6～10ml：200～400μl：40～60μl：80～120μl。5.一种双发射分子印迹聚合物荧光传感器，通过权利要求1～4任一项所述方法制备得到。6.根据权利要求5所述的双发射分子印迹聚合物荧光传感器在检测丙草胺中的应用。7.一种使用权利要求5所述双发射分子印迹聚合物荧光传感器测定丙草胺的方法，其特征在于包括以下步骤：以r-sio2@qds为内标物，对dual-em-mips荧光传感器的标准曲线进行标定；根据(i
450
/i
630
)0/(i
450
/i
630
)与相应的淬灭剂丙草胺浓度间的关系，以及stern-volmer方程对曲线进行拟合；stern-volmer方程为f0/f-1＝k
sv
[c]，其中k
sv
为荧光猝灭常数，c为丙草胺浓度；所述f0＝(i
450
/i
630
)0，f＝(i
450
/i
630
)，f0为发射波长分别为450nm和630nm时荧光强度的比值，f为加入丙草胺后发射波长分别为450nm和630nm时荧光强度的比值。8.一种实时监测丙草胺的方法，其特征在于包括以下步骤：在365nm紫外光激发下，用数码相机在黑暗中拍摄权利要求5所述双发射分子印迹聚合物荧光传感器的荧光图像，并加入不同浓度的丙草胺，对捕获的103幅荧光图像及其浓度进行机器学习。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述荧光图像使用opencv数据库提取rgb值，并以浮点值的形式输入到rf中。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：训练rf模型并评估丙草胺的每个浓度参数和荧光颜色参数的重要性，并将荧光图像的浮点值输入到rf模型中。
技术总结本发明属于新型纳米材料制备领域，公开了一种基于双发射分子印迹聚合物荧光传感器的制备方法，并结合RF算法用于丙草胺的快速、实时、可视化检测。红色发光CdSe/ZnS量子点材料作为中间发光元件，表面的SiO2层对丙草胺不具有选择性，而分子印迹层包覆于发蓝光的氮掺杂石墨烯量子点表面对丙草胺具有选择性。根据传感器的荧光图像，利用RF算法对其颜色的红、绿、蓝值进行分析，并用103幅荧光图像训练分类器进行自动分析。新型荧光传感器具有灵敏度高，选择性好的特点，结合RF模型成功地应用于水环境和水生生物中丙草胺浓度的检测。境和水生生物中丙草胺浓度的检测。境和水生生物中丙草胺浓度的检测。
技术研发人员：刘宏生 温梦莹 刘晨曦 王晓 马悦 麦诗华
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
