具有汞-銅-硫離子識(shí)別功能的熒光探針設(shè)計(jì)合成與應(yīng)用研究.pdf

1、眾所周知，汞離子（Hg2+）、銅離子（Cu2+）和硫離子（S2-）對(duì)整個(gè)生命系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，因此建立高效、快速、靈敏的檢測(cè)上述幾種離子的方法將有助于分析他們?cè)谏砗筒±磉^程中的作用。在眾多檢測(cè)方法中，熒光檢測(cè)法因其具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、選擇性好、實(shí)時(shí)快速分析、時(shí)空分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于離子檢測(cè)、光學(xué)成像等領(lǐng)域。在本研究中，主要基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）等原理，設(shè)計(jì)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(cè)和細(xì)胞成像研究，本論文的主要內(nèi)容分以下幾個(gè)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(duì)Hg2+的熒光和比率吸收響應(yīng)性能。當(dāng)未加入Hg2+時(shí)，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(hào)產(chǎn)生，探針只在給體（NBD）吸收位置處對(duì)應(yīng)一個(gè)吸收峰；而當(dāng)加入Hg2+后，Hg2+誘導(dǎo)羅丹

3、明內(nèi)酰胺開環(huán)，使得給受體之間發(fā)生有效的FRET，此時(shí)，給體的熒光下降，受體的熒光增強(qiáng)，且給體（NBD）的吸收吸收強(qiáng)度不變，受體（羅丹明B）的吸收強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，再將兩個(gè)不同吸收峰處的吸光度值進(jìn)行比率計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探針對(duì)Hg2+的高選擇性比色檢測(cè)，檢測(cè)下限可達(dá)到120nM。此外，該探針可在較寬的pH值范圍內(nèi)對(duì)Hg2+進(jìn)行檢測(cè)。
　　2.基于FRET原理，采用一步細(xì)乳液聚合和表面修飾技術(shù)相結(jié)合策略，我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一種基于熒光聚合物納米粒

4、子的雙響應(yīng)熒光探針。首先，以聚苯乙烯、對(duì)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(xì)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(jià)鍵方式接枝到納米粒子的表面，最終制得雙響應(yīng)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(qiáng)度發(fā)生明顯的變化，這是由于FBP（給體）和Cu2+-Cyclen絡(luò)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(duì)Cu2+檢測(cè)具有較高的選擇性和抗干擾性，較低的檢測(cè)下限（~340nM）；此外，當(dāng)向上述預(yù)先經(jīng)過Cu2+處理的檢測(cè)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(fù)；并且該熒光探針也對(duì)S2-檢測(cè)具有較高的選擇性和抗干擾性。更重要的是，此雙響應(yīng)聚合物納米粒子探針表現(xiàn)出較好的熒光―關(guān)-開‖可逆循環(huán)特性，較寬的pH檢測(cè)范圍（pH4.0–10.0），較高的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（≥4

6、0天）。因此，該探針可成功應(yīng)用于Cu2+和S2-的檢測(cè)。
　　3.基于FRET原理，采用表面修飾技術(shù)，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(diǎn)熒光探針（CCDs），實(shí)現(xiàn)對(duì)Cu2+和S2-的高靈敏度及高選擇性檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)中，以碳點(diǎn)作為給體，表面的Cyclam-Cu2+絡(luò)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(shí)現(xiàn)對(duì)Cu2+的高靈敏度（檢測(cè)

7、限：100nM）和高選擇性檢測(cè)。此外，利用S2-可以有效奪取CCDs表面的Cu2+形成穩(wěn)定的CuS，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)S2-的高選擇性檢測(cè)，檢測(cè)限可達(dá)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(cè)范圍，較高的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（≥35天），較好的細(xì)胞生物相容性，且能對(duì)活細(xì)胞中的Cu2+和S2-進(jìn)行檢測(cè)及成像研究。
　　4.基于ICT原理，以萘酰亞胺作為探針的熒光團(tuán)與H2S的識(shí)別基團(tuán)，聚乙二醇為親水鏈，成功合成一