基于聚乙烯亞胺的熒光分析法在環(huán)境分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)境中分析、監(jiān)測(cè)的對(duì)象往往是微量、痕量的物質(zhì)，還具有空間性和時(shí)間性，因此對(duì)分析方法的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)檢測(cè)的手段主要有色譜法、原子吸收法、生物芯片技術(shù)與免疫學(xué)方法等等。以上方法存在過(guò)程繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、消耗試劑等缺點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)有效、快速的分析檢測(cè)。而熒光分析法以其靈敏度高、方法簡(jiǎn)便、選擇性好等特點(diǎn)在近年來(lái)得到了快速發(fā)展。在環(huán)境分析中，熒光分子探針的設(shè)計(jì)合成以及熒光分析法的應(yīng)用涉及到的樣品和范圍十分廣泛:從大氣、土壤到動(dòng)植物;從天然水、飲用水

2、到污水、廢水;從人的頭發(fā)、骨骼、血液到內(nèi)臟等各個(gè)器官。因此，熒光分析法在環(huán)境分析中的應(yīng)用方興未艾。
　　 聚乙烯亞胺(Polyethyleneimine，PEI)，是一種水溶性的高密度的陽(yáng)離子高分子聚合物，有許多獨(dú)特的性質(zhì)和應(yīng)用:(1)很好的水溶性、高附著性和吸附性，能夠與不同的物質(zhì)相結(jié)合。(2)高陽(yáng)離子性。在水中以聚陽(yáng)離子形態(tài)存在，能夠中和和吸附所有陰離子物質(zhì)，螯合重金屬離子，能應(yīng)用于金屬離子的吸附分離、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。(3)

3、高反應(yīng)性。由于具有反應(yīng)性很強(qiáng)的伯胺和仲胺，能夠很容易地與醛、環(huán)氧、酸性氣體等反應(yīng)，對(duì)酸性染料有較強(qiáng)的結(jié)合力。(4)良好的基因轉(zhuǎn)染性。PEI是枝狀結(jié)構(gòu)，與DNA或寡核苷酸富含陰離子的延伸的線型結(jié)構(gòu)發(fā)生協(xié)同作用以及存在的靜電作用能使兩者形成復(fù)合物。
　　 因此，本文運(yùn)用熒光分析法，建立了幾種基于PEI的新型熒光平臺(tái)，并將其應(yīng)用于過(guò)氧化氫和葡萄糖、重金屬離子Cu2+、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的分析檢測(cè)。本論文主要包括以

4、下兩方面的內(nèi)容:
　　 1.介紹了熒光基本原理、技術(shù)及其應(yīng)用、熒光探針的種類及其應(yīng)用;概述了PEI的性質(zhì)及應(yīng)用現(xiàn)狀;綜述了過(guò)氧化氫和葡萄糖、重金屬離子Cu2+、表面活性劑SDS的研究現(xiàn)狀。
　　 2.建立了幾種基于PEI在環(huán)境分析應(yīng)用中的熒光新方法:
　　 (1)以PEI為模板合成的銀納米簇作為熒光探針靈敏地測(cè)定過(guò)氧化氫和葡萄糖。實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用PEI作為模板合成了銀納米簇。合成的銀納米簇具有1）量子尺寸效應(yīng)、2）極高

5、的表面原子分布、3）高比表面積和小尺寸效應(yīng)、4）熒光性質(zhì)穩(wěn)定等特性。在pH為9.0的甘氨酸-氫氧化鈉緩沖溶液中，銀納米簇有很強(qiáng)的熒光，過(guò)氧化氫與銀納米簇通過(guò)氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致銀納米簇?zé)晒忖纾谶@種現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)過(guò)氧化氫的測(cè)定。同時(shí)，由于葡萄糖在葡萄糖酶氧化下生成過(guò)氧化氫，又能間接測(cè)定葡萄糖的含量。實(shí)驗(yàn)對(duì)體系的pH值、反應(yīng)時(shí)間和溫度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在最優(yōu)條件下，考察銀納米簇對(duì)過(guò)氧化氫和葡萄糖濃度的線性響應(yīng)以及方法的選擇性。據(jù)此

6、，我們建立了測(cè)定過(guò)氧化氫和葡萄糖的新方法并用于人體血清樣品中葡萄糖含量的檢測(cè)。
　　 (2)在熒光基團(tuán)標(biāo)記的DNA和PEI的作用下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水體中Cu2+高效、靈敏地測(cè)定。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熒光素標(biāo)記的DNA在pH4.8的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中呈現(xiàn)較弱的熒光，但加入一定量的PEI后，熒光素標(biāo)記的DNA與PEI相互作用，發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，從而使得體系熒光大大增強(qiáng)，隨后加入Cu2+，PEI與Cu2+形成銅氨絡(luò)合物，再次發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移

7、，導(dǎo)致體系熒光猝滅。實(shí)驗(yàn)對(duì)體系的pH值、PEI的濃度、反應(yīng)時(shí)間和溫度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在最佳條件下，考察了體系對(duì)銅離子濃度的線性響應(yīng)、檢出限和選擇性。據(jù)此，建立了高效、靈敏檢測(cè)Cu2+的熒光分析新方法。
　　 (3)基于曙紅Y和PEI存在下，實(shí)現(xiàn)了靈敏、快速、簡(jiǎn)單地檢測(cè)水體中SDS的含量。實(shí)驗(yàn)中曙紅Y作為陰離子熒光染料分子，在pH4.0的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中呈現(xiàn)出強(qiáng)熒光，當(dāng)加入一定量的PEI后，曙紅Y附著在PEI上，發(fā)生光