钯卟啉和功能化量子点光学探针分别用于金属离子和葡萄糖传感

1、钯卟啉和功能化量子点光学探针分别用于金属离子和葡萄糖传感【摘要】：糖既是生物细胞的组成材料,又是重要的碳源；并且分子生物学的证据表明,糖类物质是很多生理或病理过程分子识别的决定因素。因此,识别与检测糖,如最主要的单糖葡萄糖,对于生命科学、临床医学等方面具有非常重要的意义。量子点(QDs)因其独特的光学和电子特性被广泛用于生物学、医学及分析化学领域的研究,这些研究主要是基于水溶性QDs与分析物之间作用所引起的荧光变化。作为荧光分析的重要补充方法,共振光散射技术具有灵敏度高、选择性好、能在普通荧光仪上实现测定等特点,适用于能产生聚集(或解聚)现象的物质分析。但目前,有关QDs的共振光散射报道相对较

2、少。本文利用水溶性的功能化QDs,进行了共振光散射技术的葡萄糖传感研究,实现了对水溶液以及生物样品中葡萄糖的选择性识别与灵敏测定。目前,利用钯卟啉的室温磷光法(RTP)已建立了多种物质的检测,但有关磷光探针检测重金属的报道还较少。本文开展了胶束增稳室温磷光传感重金属离子的研究,以近红外的磷光发射建立了灵敏的金属离子筛选与检测方法。第一章：首先对QDs的光学特性进行了概述；由于QDs必须具有极性的亲水表面,才能与生物体系相容,因此介绍了近年有关水溶性量子点的合成及表面修饰(相转移)的方法；并概述其在生物医学领域的重要应用进展。葡萄糖识别与检测方法目前主要集中在电化学法和荧光法,对此进行了概述,同

3、时还简述了QDs在葡萄糖传感器构建方面的应用以及共振光散射法的研究进展。本章还对室温磷光法的发展与室温磷光传感器的应用进行了简述,其中,着重对金属卟啉的结构及其磷光性质进行了介绍,该类化合物,尤其是铂-、钯-卟啉,是应用最广泛的室温磷光传感器。第二章：在有机相中首先合成单分散的油酸稳定的荧光硒化镉量子点(CdSeQDs),再采用一种简便的方法以葡聚糖对QDs进行修饰。采用透射电子显微镜、吸收光谱、发射光谱、核磁共振氢谱等技术分别对修饰前后的QDs进行表征。结果表明,葡聚糖可部分替换QDs表面原有的油酸配体、通过其氧原子上的非键电子对与悬挂的Cd2+配位结合,形成葡聚糖偶联包覆的QDs,且对原有

4、结构改变不大,该复合物仍发射荧光、并兼具水溶性和功能性。第三章：采用葡聚糖包覆的CdSeQDs(Dex-CdSe-QDs)作为共振光散射(RLS)探针,对单糖进行检测。Dex-CdSe-QDs可与伴刀豆球蛋白A(ConA)发生聚集,引起的RLS强度上的变化能用于监测体系聚集的程度。随后,加入葡萄糖可竞争性地与ConA结合,从而将ConA与Dex-CdSe-QDs的复合物解聚,引起RLS强度变化。基于此检测原理,能实现对几到九十摩尔浓度的葡萄糖的检测。同时采用透射电镜来考察葡萄糖与Dex-CdSe-QDs对ConA的这种竞争性结合作用。这一竞争性检测方法也用于识别和测定与葡萄糖结构类似的单糖。各

5、种单糖与ConA的亲合力大小依次为：甘露糖果糖葡萄糖半乳糖。该测定体系还成功地用于检测人血清样品中的葡萄糖,结果令人满意。第四章：采用meso-四(4-N,N,N-三甲氨基苯基)卟啉(TAPP)与钯盐合成了meso-四(4-N,N,N-三甲氨基苯基)卟啉钯配合物(Pd-TAPP)。以吸收光谱法、荧光光谱法和RTP法对其进行了表征,及光谱特性的研究。在十二烷基硫酸钠(SDS)胶束溶液中,以亚硫酸钠为除氧剂,Pd-TAPP发射出强烈而稳定的室温磷光。包括Fe2+,Co2+,Ni2+和Cu2+在内的重金属离子能明显猝灭Pd-TAPP的RTP,其Stern-Volmer常数按下列顺序增加：Fe2+Co

6、2+Cu2+Ni2+,直接反映了该方法检测这些离子的相对灵敏度。按照3IUPAC标准计算所得的检测限分别是：2.3×10-7mol/L(Cu2+)、3.4×10-7mol/L(Co2+)、1.2×10-7mol/L(Ni2+)、2.1”×10-6mol/L(Fe2+)。上述猝灭离子同样能导致Pd-TAPP磷光寿命的下降,在猝灭离子浓度与0/之间的线性关系表明：该猝灭属于动态猝灭过程。第五章：对本文已做工作进行概括总结,并对后续工作进行展望。【关键词】：水溶性量子点糖传感共振光散射胶束增稳室温磷光Pd-卟啉重金属离子【学位授予单位】：山西大学【学位级别】：

7、博士【学位授予年份】：2011【分类号】：Q503【目录】：目录4-7Contents7-10本文主要创新点10-11摘要11-13ABSTRACT13-15第一章绪论15-43第一部分功能化量子点用于生物分子传感15-361.1量子点的光学特性16-191.2水溶性量子点的合成19-241.2.1量子点的合成方法19-201.2.2量子点的表面修饰及相转移方法20-241.3量子点在生物医学领域的应用24-301.3.1生物成像24-261.3.2疾病诊断26-281.3.3生物分子检测28-301.4葡萄糖检测的研究进展30-351.4.1电化学法30-311.4.2荧光法31-331.4

8、.3基于量子点的葡萄糖传感器33-351.5共振光散射检测的研究进展35-361.5.1共振光散射351.5.2共振光散射技术在分析中的应用35-36第二部分室温磷光传感器的研究简述36-431.6室温磷光法的发展36-371.7室温磷光传感器的应用37-411.7.1氧传感381.7.2金属离子传感38-401.7.3生物传感401.7.4金属卟啉RTP传感器40-411.8本论文的立题依据及研究意义41-43第二章CdSe量子点的合成、表面修饰与功能化43-512.1引言43-442.2实验部分44-452.2.1试剂与仪器442.2.2实验方法44-452.3结果与讨论45-502.3.

9、1CdSeQDs葡聚糖修饰前后外观变化45-462.3.2CdSeQDs和水溶性葡聚糖修饰QDs的电镜表征46-472.3.3红外光谱表征472.3.4紫外-可见吸收光谱表征47-482.3.5荧光光谱表征48-492.3.6核磁共振氢谱表征492.3.7葡聚糖溶液pH值对CdSeQDs相转移及荧光的影响49-502.4结论50-51第三章葡聚糖包覆的CdSe量子点作为共振光散射探针用于单糖的识别与测定.51-693.1引言51-523.2实验部分52-533.2.1试剂与仪器523.2.2实验方法52-533.3结果与讨论53-683.3.1ConA诱导的Dex-CdSeQDs进一步聚集53-573.3.2葡萄糖诱导的ConA/Dex-CdSeQDs聚集体解聚57-613.3.3其它单糖的亲合力竞争作用61-633.3.4血清样品的干扰分析和血糖测定63-643.3.5葡聚糖分子量对CdSeQDs作为RLS探针的影响64-673.3.6单糖传感机理67-683.4结论68-69第四章阳离子钯卟啉的合成与重金属离子的传感研究69-854.1引言69-704.2实验部分70-724.2.1仪器与试剂704.2.2实验方法70-724.3结果与讨论72-844.3.1Pd-TAPP的形成与光谱特性研究72-734.