磷酸根陰離子家庭與有機小分子的特異性識別及其光分析化學.pdf

1、磷酸根陰離子家族不僅是生命體重要組成成分，在許多生命活動中起著非常關鍵的作用，而且在許多工業(yè)生產中也有著廣泛用途。最近幾十年里，關于磷酸根陰離子家族的相關研究已經引起越來越多科研小組的關注和重視。其中，基于有機小分子熒光探針對磷酸根陰離子的識別十分重要，體現在操作簡單、反應快速，能夠高靈敏、高選擇性實現靶物離子的識別和測定。另外，基于核苷酸修飾納米顆粒的分子光譜識別方法能夠將納米粒子的等離子共振光信號轉換為溶液顏色的變化，從而實現對目標

2、分子實時原位的色度法檢測，也有著較好發(fā)展前景。磷酸根陰離子家族結構上的相似性使得在針對某一種磷酸陰離子進行探針設計方面具有較大挑戰(zhàn)性。本文合成了含有咪唑或吡啶的熒光有機小分子，成功應用于特定磷酸陰離子的熒光識別和檢測，主要研究內容如下：
　　 1.合成了一種三吡啶的衍生物(4-甲苯-2，2’：6’，2”-三吡啶(簡稱mptpy))，并利用其鋅離子絡合物實現了對無機焦磷酸鹽的選擇性熒光識別和測定。由于三吡啶衍生物在合成上的方便易行

3、以及容易與金屬離子螯合等優(yōu)良特性，該類衍生物大量報道用于溶液中金屬離子的分析檢測，僅有部分應用于陰離子的熒光識別和測定。我們發(fā)現鋅離子與mptpy絡合后會引起mptpy分子內電荷的轉移，導致其熒光光譜紅移；而焦磷酸鹽的加入則會抑制鋅離子所引起的分子內電荷轉移，從而使得熒光光譜發(fā)生藍移。據此，建立了焦磷酸鹽選擇性熒光識別和檢測的方法。該方法簡單、快速、易操作，且具有較高選擇性，能夠很好地將焦磷酸鹽與其他結構相似的磷酸陰離子進行有效區(qū)分。<

4、br>　　 2.建立了基于咪唑衍生物(1，4-二甲基咪唑苯)鋅離子絡合物(簡稱bix-Zn(Ⅱ))的熒光比率法高選擇性識別GTP。由于基于兩個不同波長處熒光信號的比值，熒光比率法不容易受pH、反應試劑濃度、光源強度以及儀器靈敏度等外部條件影響，具有較高選擇性和靈敏度。本研究發(fā)現，當受到230 nm激發(fā)光照射時，bix-Zn(Ⅱ)在289 nm處特征熒光峰強度會隨著GTP濃度增大而降低；同時，在34l nm處出現一個新峰，從而在300

5、nm處形成一明顯等發(fā)射點。利用GTP與鋅離子之間特異性熒光增強以及bix-Zn(Ⅱ)本身熒光信號的降低，我們成功實現了對GTP高選擇性的熒光比率識別。此外，含有鳥苷堿基的單鏈DNA同樣可以引起bix-Zn(Ⅱ)的熒光比率反應，從而使得其有可能發(fā)展成為DNA中鳥苷堿基特異性識別探針。
　　 3.建立了基于bix-Zn(Ⅱ)和Hoechst33342以及FITC染料之間的FRET體系。因為傳感模式易于控制，FRET機制已被廣泛用于生

6、物大分子的結結構和動力學分析。為實現對GTP的選擇性熒光識別，本體系利用供體發(fā)射峰與受體吸收峰之間光譜重疊與否成功實現了小分子間FRET過程的構建。相對于沒有加入染料之前，該FRET過程的Stokes位移大大增加，熒光檢測信號發(fā)生紅移，有利于復雜生物背景下相關樣品的測定。
　　 4.利用堿性條件下，鋅離子對GTP的特異性熒光增強效應，成功實現了對GTP選擇性熒光識別，并對金屬離子引起GTP熒光增強的性質進行了研究和探討。在很多生

7、物體的生命過程中，都需要金屬離子與核苷酸共同參與才能完成，這使得核苷酸與金屬離子之間作用機制的研究越來越受重視。當用280 nm光源激發(fā)時，GTP僅在346 nm處出現一個幾乎可以忽略的熒光峰；而鋅離子的加入能夠引起該熒光峰較大程度的增強。我們發(fā)現GTP和鋅離子間特異性綁定作用的熒光光譜研究方法簡單方便、反應迅速，具有較好選擇性，能夠將結構非常相似的GDP和GMP等磷酸陰離子進行區(qū)分。
　　 5.基于堿基U和三聚氰胺間特異性的氫

8、鍵綁定作用，合成了UTP修飾的金膠(UTP-AuNPs)并成功實現了對三聚氰胺高選擇性的實時識別和檢測。其他核苷酸(ATP、CTP以及GTP)修飾的金膠并不具備同樣性質。利用加入三聚氰胺前后金膠等離子共振吸收(LSPR-A)和等離子共振散射(LSPR-LS)光譜性質的變化，我們建立了一種基于UTP-AuNPs對水溶液中三聚氰胺簡單、靈敏、高選擇性的可視化檢測以及散射光譜測定方法。
　　 總體來說，本文基于磷酸鹽家族陰離子與不同有