具有汞-銅-硫離子識別功能的熒光探針設計合成與應用研究.pdf

1、眾所周知，汞離子（Hg2+）、銅離子（Cu2+）和硫離子（S2-）對整個生命系統(tǒng)起著至關重要的作用，因此建立高效、快速、靈敏的檢測上述幾種離子的方法將有助于分析他們在生理和病理過程中的作用。在眾多檢測方法中，熒光檢測法因其具有操作簡單、靈敏度高、選擇性好、實時快速分析、時空分辨率高等優(yōu)點，而被廣泛應用于離子檢測、光學成像等領域。在本研究中，主要基于熒光共振能量轉移（FRET）和分子內電荷轉移（ICT）等原理，設計合成了幾種新型熒光探針，

2、并將它們用于Hg2+、Cu2+和S2-的檢測和細胞成像研究，本論文的主要內容分以下幾個方面：
　　1.以4-氯-7-硝基苯并呋喃（NBD）為給體，羅丹明B為受體合成了一種新型基于FRET原理的熒光和比色探針，并探究其在水溶液中對Hg2+的熒光和比率吸收響應性能。當未加入Hg2+時，由于給體和受體之間無法發(fā)生FRET，因而只有給體的熒光發(fā)射信號產生，探針只在給體（NBD）吸收位置處對應一個吸收峰；而當加入Hg2+后，Hg2+誘導羅丹

3、明內酰胺開環(huán)，使得給受體之間發(fā)生有效的FRET，此時，給體的熒光下降，受體的熒光增強，且給體（NBD）的吸收吸收強度不變，受體（羅丹明B）的吸收強度逐漸增強，再將兩個不同吸收峰處的吸光度值進行比率計算，進而實現(xiàn)探針對Hg2+的高選擇性比色檢測，檢測下限可達到120nM。此外，該探針可在較寬的pH值范圍內對Hg2+進行檢測。
　　2.基于FRET原理，采用一步細乳液聚合和表面修飾技術相結合策略，我們設計合成了一種基于熒光聚合物納米粒

4、子的雙響應熒光探針。首先，以聚苯乙烯、對氯甲基苯乙烯、烯丙基熒光素（FBP）和十二烷基三甲基溴化銨（DTAB）為原料通過一步細乳液聚合共聚得到熒光聚合物納米粒子。然后，利用表面修飾法將Cyclen（1,4,7,10-四氮雜環(huán)十四烷）通過共價鍵方式接枝到納米粒子的表面，最終制得雙響應熒光聚合物納米粒子探針。與Cu2+作用前后，F(xiàn)BP的熒光發(fā)射強度發(fā)生明顯的變化，這是由于FBP（給體）和Cu2+-Cyclen絡合物之間能夠發(fā)生有效地FRET

5、過程，所制備的納米粒子在100％水溶液中對Cu2+檢測具有較高的選擇性和抗干擾性，較低的檢測下限（~340nM）；此外，當向上述預先經過Cu2+處理的檢測體系中加入S2-，由于Cu2+和S2-能夠形成穩(wěn)定的CuS沉淀，F(xiàn)BP的熒光得以恢復；并且該熒光探針也對S2-檢測具有較高的選擇性和抗干擾性。更重要的是，此雙響應聚合物納米粒子探針表現(xiàn)出較好的熒光―關-開‖可逆循環(huán)特性，較寬的pH檢測范圍（pH4.0–10.0），較高的長期穩(wěn)定性（≥4

6、0天）。因此，該探針可成功應用于Cu2+和S2-的檢測。
　　3.基于FRET原理，采用表面修飾技術，成功制備一種Cyclam（1,4,8,11-四氮環(huán)十四烷）功能化的碳量子點熒光探針（CCDs），實現(xiàn)對Cu2+和S2-的高靈敏度及高選擇性檢測。實驗中，以碳點作為給體，表面的Cyclam-Cu2+絡合物作為受體，由于FRET過程可以有效地發(fā)生在其兩者之間，使得所制備的CCDs探針可以在100%水溶液中實現(xiàn)對Cu2+的高靈敏度（檢測

7、限：100nM）和高選擇性檢測。此外，利用S2-可以有效奪取CCDs表面的Cu2+形成穩(wěn)定的CuS，進而實現(xiàn)對S2-的高選擇性檢測，檢測限可達到130nM。更重要的是，此新型熒光探針具有較寬的pH（pH4.0-10.0）檢測范圍，較高的長期穩(wěn)定性（≥35天），較好的細胞生物相容性，且能對活細胞中的Cu2+和S2-進行檢測及成像研究。
　　4.基于ICT原理，以萘酰亞胺作為探針的熒光團與H2S的識別基團，聚乙二醇為親水鏈，成功合成一