環(huán)糊精的納米界面組裝及分子識別性能研究.pdf

1、生命存在的最基本過程是發(fā)生在納米尺度的表界面環(huán)境中的一系列分子識別過程，因此，對納米表界面分子識別與作用機制的研究是從分子水平研究和探索生命現(xiàn)象的重要途徑。結(jié)合超分子主-客體高選擇性識別性能與納米材料的特性，設計和制備各種高效、靈敏、便捷的功能材料，成為智能傳感體系的重要發(fā)展方向。環(huán)糊精是一種環(huán)狀低聚糖，具有獨特的結(jié)構(gòu)和分子識別特性。本論文在概述了環(huán)糊精的分子識別性能以及基于環(huán)糊精建立的傳感界面的研究背景及最新進展的基礎(chǔ)上，著眼于高性能

2、的環(huán)糊精功能化的納米界面的設計與分子識別研究。充分融合納米材料獨特的物理化學性質(zhì)和環(huán)糊精良好的識別性能，建立高效傳感方法，研究環(huán)糊精功能材料界面的分子間相互作用與信號轉(zhuǎn)換機制，為建立環(huán)境、生命復雜體系中的高靈敏測試方法提供理論依據(jù)。具體內(nèi)容如下：
　　 1.介紹了了環(huán)糊精獨特的結(jié)構(gòu)和特性，以及基于環(huán)糊精超分子主體化合物功能化的納米傳感器的研究進展，簡述了半導體量子點、貴金屬納米粒、納米通道的性質(zhì)及其在傳感分析中的應用和原理，并由

3、此提出了本論文的設想和研究思路。
　　 2.創(chuàng)新性的提出了一種簡單的超聲振蕩方法，將母體環(huán)糊精快速組裝到量子點表面，使量子點從疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性。所制備的超分子納米復合體同時具有量子點的優(yōu)良的光學性能和環(huán)糊精的分子識別能力，表現(xiàn)出對酚類異構(gòu)體較好的選擇性識別性能。在所考察的8種酚類異構(gòu)體中(包括鄰硝基苯酚、間硝基苯酚、對硝基苯酚、鄰甲基苯酚、間甲基苯酚、對甲基苯酚、1-萘酚、2-萘酚)，α-、β-環(huán)糊精修飾的量子點可以分別對對硝

4、基苯酚和1-萘酚選擇性識別，檢測限分別為7.92×10-9 M和4.83×10-9 M。研究表明，該類探針選擇性好，靈敏度高，且制作簡單，操作方便。通過對實際環(huán)境中的水樣進行檢測，證明檢測探針具有很好的抗干擾性和實用性。
　　 3.利用環(huán)糊精內(nèi)在的手性和良好的主-客體包結(jié)性能，建立了一種以量子點為熒光探針的手性識別新方法。我們通過簡單的組裝方法，分別把具有手性識別性能的α-和β-環(huán)糊精引入到CdSe/ZnS量子點表面，該類傳感器

5、能夠有效靈敏地對蛋氨酸和酪氨酸進行手性識別。在一定濃度范圍內(nèi)，L-型的氨基酸使環(huán)糊精修飾的量子點熒光強度顯著增強，而D-型的氨基酸對量子點的熒光影響不大。環(huán)糊精功能化的量子點可以顯著提高對手性化合物的對映選擇性，對今后手性傳感器以及手性識別分析方法的應用和發(fā)展都具有重要的意義。
　　 4.基于納米銀表面等離子共振性質(zhì)，建立了一種高選擇性稀土離子的識別新方法。以β-環(huán)糊精/4，4'-聯(lián)吡啶(β-CD/4-DPD)超分子配合物為穩(wěn)定

6、劑和功能基團制備出穩(wěn)定的、單分散的銀納米粒探針，通過離子加入后引起的納米溶膠顏色、UV-vis光譜及微觀形態(tài)的變化來研究納米探針對稀土離子的識別作用。其中Yb3+離子的加入，使單分散的銀納米逐漸組裝成鏈狀的網(wǎng)狀納米結(jié)構(gòu)，顏色由黃色向紅色轉(zhuǎn)變，同時吸收波長紅移，而La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+和Eu3+離子對溶膠的顏色和UV-vis光譜都沒有影響，從而建立了一種高選擇性的、新型的稀土離子比色傳感方法。
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7、利用環(huán)糊精內(nèi)在的手性微環(huán)境，將其組裝到納米通道內(nèi)，開發(fā)出一個高選擇性的手性檢測體系。首先通過重離子轟擊加徑跡化學刻蝕方法(track-etching technique)制備出的單錐形聚合物納米通道，利用化學蝕刻過程表面產(chǎn)生的羧基將具有手性識別性能的β-環(huán)糊精分子修飾到納米通道內(nèi)，基于離子電流的不同變化，實現(xiàn)了對組氨酸的手性識別，并可以對異構(gòu)體進行定量分析。此檢測體系具有較好的選擇性和重現(xiàn)性，為研究和模擬生物體的手性識別提供了一種新的思