熒光開關(guān)組合體系的構(gòu)建及對單糖的識別研究.pdf

1、分子識別在化學(xué)傳感中占有非常重要的地位，其過程本身包括兩種物質(zhì)間的相互作用，這兩種物質(zhì)常被稱作主體和客體、鎖和鑰匙或者是接受體和底物。最重要的是識別不僅僅被定義為相互作用而且要求主體對客體具有選擇性。目前，在生物體內(nèi)能有效識別具有代謝功能的生物分子成為研究熱點。
　　糖分子不僅作為重要的生物學(xué)分子在營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、新陳代謝和細(xì)胞結(jié)構(gòu)中是不可缺少的，而且也是重要的生理活性物質(zhì)，在控制個人出生、差異和免疫方面發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用。在活有機體內(nèi)

2、對單糖的研究和連續(xù)監(jiān)控人體內(nèi)血糖濃度對于控制糖尿病非常重要。由于這些重要的性質(zhì)，發(fā)展在水溶液中對糖的識別體系是渴望的。熒光傳感器由于其高靈敏性、高選擇性和非入侵檢測等優(yōu)勢，使其成為最靈敏的識別方法之一。
　　因此本學(xué)位論文針對目前單組份糖識別體系的缺點，構(gòu)建了9個雙組份單糖識別體系，并采用熒光光譜法研究了他們與單糖分子相互作用，得到了高選擇性和靈敏性的葡萄糖和果糖識別體系。本論文主要內(nèi)容包括以下五個方面:
　　第一章，簡要概

3、述糖類物質(zhì)分析方法的研究進展、硼酸與糖的作用機理、糖分子識別傳感器及本學(xué)位論文的設(shè)計思想。
　　第二章，由于葡萄糖傳送能量鏈的破壞將引起各種疾病:腎糖尿、囊腫性纖維化、糖尿病、和癌癥等。尤其是，糖尿病導(dǎo)致了長期的健康紊亂。因此本章設(shè)計并合成得到四個能夠?qū)-葡萄糖高靈敏檢測的組合體系。組合體系中偶氮鹽小分子NAHBDS作用發(fā)光單元，三個小分子BBVs和一個聚合物q-BBV作用猝滅結(jié)合體。q-BBV是首次被使用的聚合型BBV猝滅結(jié)合

4、體。相比于小分子BBVs(o-BBV、m-BBV及p-BBV)，q-BBV與NAHBDS組合體系對葡萄糖的檢測體系體現(xiàn)了高的靈敏性，尤其是對低濃度的葡萄糖檢測。另外，小分子BBVs與NAHBDS組合體系研究中發(fā)現(xiàn)，p-BBV/NAHBDS組合體系與D-葡萄糖作用很小，其他組合體系對葡萄糖檢測的最佳比例分別為:o-BBV/NAHBDS=50∶1、m-BBV/NAHBDS=50∶1、q-BBV/NAHBDS=10∶1。
　　第三章，共

5、軛聚合物具有強的光捕獲能力，具有倍增光學(xué)響應(yīng)性，可用來放大熒光傳感信號，大大提高檢測的靈敏度，為生物傳感器的發(fā)展提供了新的傳感模式。因此本章設(shè)計合成了水溶性共軛聚合物PP-S-BINOL，并以其為組合體系中發(fā)光單元。另外考慮到硼酸功能團結(jié)合點與糖的結(jié)合空間，設(shè)計合成了多硼酸功能化的猝滅結(jié)合體viologens(ToBV)。將聚合物PP-S-BINOL分別和三個小分子BBVs和ToBV組合得到四個組合體系。在接近生理條件下，用熒光光譜法研

6、究了上述組合體系對糖分子的識別作用。研究結(jié)果表明，o-BBV/PP-S-BINOL對D-葡萄糖有好的靈敏性和線性關(guān)系（葡萄糖濃度小于10mM）;m-BBV/PP-S-BINOL在D-葡萄糖濃度小于160mM，其相互作用也呈線性關(guān)系;p-BBV的猝滅能力弱，因此不能用于檢測糖分子。值得一提的是ToBV/PP-S-BINOL組合體系不僅對D-果糖有較好的靈敏性，更有較好的選擇性。對果糖具有如此高的選擇性的識別體還未見文獻報道過。上述組合體對

7、單糖檢測的分別最佳比例（摩爾比）為:o-BBV/PP-S-BINOL=10∶1、m-BBV/PP-S-BINOL=3∶1、ToBV/PP-S-BINOL=250∶1。
　　第四章，咔唑及其衍生物是一類重要的含氮芳雜環(huán)化合物，分子內(nèi)含有較大的共軛體系和強的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移，這種特殊的剛性稠環(huán)結(jié)構(gòu)使咔唑類化合物表現(xiàn)出許多獨特的性能及生物活性。為了研究以ToBV為猝滅結(jié)合體的識別體中發(fā)光單元對識別性能的影響，本章設(shè)計并合成咔唑-苯水溶性聚