磷酸根陰離子家庭與有機(jī)小分子的特異性識(shí)別及其光分析化學(xué).pdf

1、磷酸根陰離子家族不僅是生命體重要組成成分，在許多生命活動(dòng)中起著非常關(guān)鍵的作用，而且在許多工業(yè)生產(chǎn)中也有著廣泛用途。最近幾十年里，關(guān)于磷酸根陰離子家族的相關(guān)研究已經(jīng)引起越來越多科研小組的關(guān)注和重視。其中，基于有機(jī)小分子熒光探針對(duì)磷酸根陰離子的識(shí)別十分重要，體現(xiàn)在操作簡單、反應(yīng)快速，能夠高靈敏、高選擇性實(shí)現(xiàn)靶物離子的識(shí)別和測定。另外，基于核苷酸修飾納米顆粒的分子光譜識(shí)別方法能夠?qū)⒓{米粒子的等離子共振光信號(hào)轉(zhuǎn)換為溶液顏色的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)

2、分子實(shí)時(shí)原位的色度法檢測，也有著較好發(fā)展前景。磷酸根陰離子家族結(jié)構(gòu)上的相似性使得在針對(duì)某一種磷酸陰離子進(jìn)行探針設(shè)計(jì)方面具有較大挑戰(zhàn)性。本文合成了含有咪唑或吡啶的熒光有機(jī)小分子，成功應(yīng)用于特定磷酸陰離子的熒光識(shí)別和檢測，主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.合成了一種三吡啶的衍生物(4-甲苯-2，2’：6’，2”-三吡啶(簡稱mptpy))，并利用其鋅離子絡(luò)合物實(shí)現(xiàn)了對(duì)無機(jī)焦磷酸鹽的選擇性熒光識(shí)別和測定。由于三吡啶衍生物在合成上的方便易行

3、以及容易與金屬離子螯合等優(yōu)良特性，該類衍生物大量報(bào)道用于溶液中金屬離子的分析檢測，僅有部分應(yīng)用于陰離子的熒光識(shí)別和測定。我們發(fā)現(xiàn)鋅離子與mptpy絡(luò)合后會(huì)引起mptpy分子內(nèi)電荷的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致其熒光光譜紅移；而焦磷酸鹽的加入則會(huì)抑制鋅離子所引起的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，從而使得熒光光譜發(fā)生藍(lán)移。據(jù)此，建立了焦磷酸鹽選擇性熒光識(shí)別和檢測的方法。該方法簡單、快速、易操作，且具有較高選擇性，能夠很好地將焦磷酸鹽與其他結(jié)構(gòu)相似的磷酸陰離子進(jìn)行有效區(qū)分。<

4、br>　　 2.建立了基于咪唑衍生物(1，4-二甲基咪唑苯)鋅離子絡(luò)合物(簡稱bix-Zn(Ⅱ))的熒光比率法高選擇性識(shí)別GTP。由于基于兩個(gè)不同波長處熒光信號(hào)的比值，熒光比率法不容易受pH、反應(yīng)試劑濃度、光源強(qiáng)度以及儀器靈敏度等外部條件影響，具有較高選擇性和靈敏度。本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受到230 nm激發(fā)光照射時(shí)，bix-Zn(Ⅱ)在289 nm處特征熒光峰強(qiáng)度會(huì)隨著GTP濃度增大而降低；同時(shí)，在34l nm處出現(xiàn)一個(gè)新峰，從而在300

5、nm處形成一明顯等發(fā)射點(diǎn)。利用GTP與鋅離子之間特異性熒光增強(qiáng)以及bix-Zn(Ⅱ)本身熒光信號(hào)的降低，我們成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)GTP高選擇性的熒光比率識(shí)別。此外，含有鳥苷堿基的單鏈DNA同樣可以引起bix-Zn(Ⅱ)的熒光比率反應(yīng)，從而使得其有可能發(fā)展成為DNA中鳥苷堿基特異性識(shí)別探針。
　　 3.建立了基于bix-Zn(Ⅱ)和Hoechst33342以及FITC染料之間的FRET體系。因?yàn)閭鞲心Ｊ揭子诳刂?，F(xiàn)RET機(jī)制已被廣泛用于生

6、物大分子的結(jié)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)分析。為實(shí)現(xiàn)對(duì)GTP的選擇性熒光識(shí)別，本體系利用供體發(fā)射峰與受體吸收峰之間光譜重疊與否成功實(shí)現(xiàn)了小分子間FRET過程的構(gòu)建。相對(duì)于沒有加入染料之前，該FRET過程的Stokes位移大大增加，熒光檢測信號(hào)發(fā)生紅移，有利于復(fù)雜生物背景下相關(guān)樣品的測定。
　　 4.利用堿性條件下，鋅離子對(duì)GTP的特異性熒光增強(qiáng)效應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)GTP選擇性熒光識(shí)別，并對(duì)金屬離子引起GTP熒光增強(qiáng)的性質(zhì)進(jìn)行了研究和探討。在很多生

7、物體的生命過程中，都需要金屬離子與核苷酸共同參與才能完成，這使得核苷酸與金屬離子之間作用機(jī)制的研究越來越受重視。當(dāng)用280 nm光源激發(fā)時(shí)，GTP僅在346 nm處出現(xiàn)一個(gè)幾乎可以忽略的熒光峰；而鋅離子的加入能夠引起該熒光峰較大程度的增強(qiáng)。我們發(fā)現(xiàn)GTP和鋅離子間特異性綁定作用的熒光光譜研究方法簡單方便、反應(yīng)迅速，具有較好選擇性，能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)非常相似的GDP和GMP等磷酸陰離子進(jìn)行區(qū)分。
　　 5.基于堿基U和三聚氰胺間特異性的氫

8、鍵綁定作用，合成了UTP修飾的金膠(UTP-AuNPs)并成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)三聚氰胺高選擇性的實(shí)時(shí)識(shí)別和檢測。其他核苷酸(ATP、CTP以及GTP)修飾的金膠并不具備同樣性質(zhì)。利用加入三聚氰胺前后金膠等離子共振吸收(LSPR-A)和等離子共振散射(LSPR-LS)光譜性質(zhì)的變化，我們建立了一種基于UTP-AuNPs對(duì)水溶液中三聚氰胺簡單、靈敏、高選擇性的可視化檢測以及散射光譜測定方法。
　　 總體來說，本文基于磷酸鹽家族陰離子與不同有