取代噻吩聚合物熒光探針的制備及其應(yīng)用性能的研究.pdf

1、水溶性聚噻吩衍生物具有生物相容性好、毒性低、易于合成和在可見(jiàn)光范圍內(nèi)顏色變化顯著、光學(xué)響應(yīng)高、靈敏度高等優(yōu)異特性。由于其具有與DNA或蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)合后，聚合物分子骨架結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)型發(fā)生變化，輸出可檢測(cè)的光學(xué)信號(hào)的特殊性能，迅速成為生物熒光探針研究的熱點(diǎn)之一。近十年來(lái)，水溶性聚噻吩衍生物已在基因檢測(cè)、蛋白質(zhì)和酶濃度或活性的測(cè)定、抗原-抗體識(shí)別、細(xì)菌檢測(cè)及細(xì)胞成像等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　本論文在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上：<

2、br>　　1）通過(guò)酯化反應(yīng)和親核取代反應(yīng)分別制備了4種聚合中間體，分別為:N-叔丁氧基羰基-L-絲氨酸、2-(3-噻吩基)-p-甲苯磺?；掖?、(S)-3-[2-（3-噻吩基）-乙氧基]-2-三叔丁羰氨基丙酸和甲基-[(S)-2-三叔丁羰氨基-3-(2-噻吩基-3-乙氧基)]丙酸鹽;
　　2）采用三氯化鐵氧化聚合法成功制備了2種親水性聚噻吩衍生物，具體為:聚3-[(S)-5-氨基-5-羧基-3-戊氧基]-2，5-噻吩(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PO

3、WT)和3-[(S)-5-氨基-5-羧基-3-戊氧基]-2，5-噻吩-共-3-[(S)-5-氨基-5-甲酯基-3-戊氧基]-2，5-噻吩聚合物(以下簡(jiǎn)稱(chēng)POWT-co-POMT)，用紅外光譜法(FT-IR)、核磁共振法(1H NMR)、紫外-可見(jiàn)吸收光譜(UV-Vis)和熒光發(fā)射光譜(PL)等對(duì)聚合所需中間體、POWT和POWT-co-POMT進(jìn)行了分析和表征。光物理研究表明:室溫條件下，pH=5.0時(shí)，3-[(S)-5-羧基-5-氨基

4、-3-戊氧基]噻吩氯化物(OWT)和3-[(S)-5-羧基-5-氨基-3-戊氧基]噻吩氯化物/3-[(S)-5-氨基-5-甲氧羧基-3-戊氧基]-2，5-噻吩氯化混合物(OWT/OMT)的最大紫外吸收波長(zhǎng)(λabmax）分別在230nm和234nm處，OWT和OWT/OMT的最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)(λemmax）分別位于360nm和367nm處，可發(fā)射出明亮的藍(lán)色光;POWT及POWT-co-POMT的λabmax分別在395nm和408nm

5、處，POWT及POWT-co-POMT的λemmax位于550nm和565nm處，可發(fā)射出明亮的黃色光。
　　2種水溶性聚噻吩衍生物對(duì)溶液pH值、溫度及溶劑響應(yīng)研究結(jié)果表明:
　　1）pH值的改變對(duì)二者的影響是不相同的。
　　(1)POWT的等電點(diǎn)為pH=5.0，當(dāng)聚合物溶液的pH值從2.0升高至11.0時(shí)，POWT的紫外吸收強(qiáng)度呈先降低、再升高的趨勢(shì)，pH=5.0時(shí)POWT的紫外吸收強(qiáng)度最低。同時(shí)，隨著pH值從2.0

6、至11.0，其λabmax也表現(xiàn)出先藍(lán)移、后紅移的現(xiàn)象，pH致變色現(xiàn)象明顯。此外，熒光發(fā)射強(qiáng)度卻是呈降低、增高、再降低的趨勢(shì)，λemmax出現(xiàn)先藍(lán)移后紅移，這是聚合物POWT在不同pH值下構(gòu)象及聚集態(tài)改變所致。
　　(2) POWT-co-POMT的等電點(diǎn)位于pH=6.0。當(dāng)pH值從2.0升高至到11.0的時(shí)，紫外吸收強(qiáng)度先逐漸降低、再逐漸升高，吸收波長(zhǎng)也藍(lán)移再紅移，與POWT的現(xiàn)象相近。PL性質(zhì)也與POWT相同，在紫外燈下同樣表

7、現(xiàn)出較為明顯的pH致變色現(xiàn)象。
　　2）隨著溶液溫度的升高，POWT和POWT-co-POMT紫外吸收強(qiáng)度逐漸降低且λabmax發(fā)生藍(lán)移。同時(shí)，POWT和POWT-co-POMT熒光發(fā)射強(qiáng)度逐漸降低且λemmax出現(xiàn)藍(lán)移，在紫外燈下可以觀察到較為明顯的熱致變色現(xiàn)象。
　　3）POWT和POWT-co-POMT易溶于極性溶液，溶解能力的順序?yàn)?純水＞水∶甲醇＞水∶乙醇＞水∶乙腈，隨著溶劑極性的減小，POWT和 POWT-co-

8、POMT的紫外吸收強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，abmax出現(xiàn)紅移，同時(shí)，POWT及POWT-co-POMT熒光發(fā)射強(qiáng)度呈升高趨勢(shì)，λemmax出現(xiàn)紅移，在紫外燈下可以觀察到較為明顯的溶劑致變色現(xiàn)象。
　　將合成的POWT及POWT-co-POMT，分別應(yīng)用于正常胸腺基因TB4及胸腺癌基因BRCA-1的40個(gè)堿基的單鏈DNA(ssDNA)檢測(cè)，紫外-可見(jiàn)吸收光譜和熒光發(fā)射光譜結(jié)果表明，在20℃，pH=7.5的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸(Tris-H

9、cl)緩沖溶液中，POWT和POWT-co-POMT與DNA分子間的存在一定的相互作用，當(dāng)聚合物濃度為0.008g/L時(shí)，可分別與2.4nmol的40個(gè)堿基的TB4 ssDNA和46個(gè)堿基長(zhǎng)度的BRCA-1ssDNA及其相應(yīng)的互補(bǔ)鏈產(chǎn)生光學(xué)響應(yīng)。在檢測(cè)TB4ssDNA中，先加入目標(biāo)ssDNA的互補(bǔ)鏈，POWT和POWT-co-POMT溶液的λabmax均紅移了7 nm，吸光強(qiáng)度分別增強(qiáng)了3.1％和2.3％，這是由于聚合物與ssDNA通過(guò)

10、靜電相互作用及氫鍵形成二維聚合物/ssDNA復(fù)合物，分子鏈聚集，有效共軛長(zhǎng)度增加所致。而λemmax也分別紅移了5nm和6nm，熒光強(qiáng)度減小8.1％和11.7％，這是由于分子間聚集發(fā)生內(nèi)消光和熒光淬滅所致。當(dāng)加入目標(biāo)ssDNA后，互補(bǔ)的ssDNA與聚合物，形成了三線螺旋態(tài)的聚合物/dsDNA復(fù)合物，POWT和POWT-co-POMT溶液的λabmax均又藍(lán)移了3nm，λemmax也隨之藍(lán)移了2 nm和3 nm，熒光強(qiáng)度分別提高12.5％