基于有机小分子的焦磷酸根荧光探针研究进展

焦磷酸根(PPi)作为一种重要的生物功能阴离子在生命科学、环境科学、药物领域和化学过程等方面起着非常重要的作用.鉴于荧光分析具有操作简便、灵敏度高等突出优点,设计合成高效的PPi荧光探针成为近年来超分子化学研究的热点之一.综述了近年来PPi荧光识别与传感的多种设计策略与原理,主要包括基于荧光增强或淬灭型识别,激基缔合物识别,荧光指示剂置换,静电或氢键作用识别等.DPA-金属离子络合物,尤其是DPA-Zn2+络合物,作为识别基团对PPi有着显著的亲和性和选择性识别能力.DPA-Zn2+络合物与多种荧光团或者荧光指示剂组合而形成的化学传感体系已经被广泛应用于PPi荧光识别与传感.     

光电化学传感器的构建及应用

光电化学分析是基于光电化学过程和化学/生物识别过程建立起来的一种新的分析方法。该方法以光作为激发信号,以光电流作为检测信号,具有灵敏度高、响应快速、设备简单和易微型化等优点,在生物和环境等分析领域受到了广泛关注。电极表面修饰的光电层在吸收光子后被激发,所产生的载流子发生电荷分离和电子迁移,进而产生光电流。通过在光电层上进一步修饰传感识别单元,利用直接氧化还原、分子识别与结合、酶催化等方法所导致的光电流的变化与待测分子之间的数量关系,可实现对目标物的定量分析。因此,光电化学传感器在功能结构上包括光电转换单元和传感识别单元两部分,光电层的材料选择和传感识别策略是光电化学传感器构建的两大关键点。本文在对光电化学传感器基本原理及应用领域总结的基础上,对光电化学传感器的材料选择和传感模式进行了分析和综述。     

基于聚苯胺纳米纤维复合膜界面构建电化学细胞传感器及其对癌细胞的识别检测

合成了聚苯胺纳米纤维,直径在50～70 nm之间;基于静电作用构建聚苯胺纳米纤维-纳米金复合膜界面,并在此界面上层层组装修饰叶酸分子,构建叶酸功能化传感界面,基于叶酸分子与癌细胞表面过量表达的叶酸受体之间的特异性识别作用,将此传感界面应用于对癌细胞的识别和捕获。结果表明:叶酸功能化传感界面能够特异性识别和捕获叶酸受体过量表达的癌细胞。采用电化学阻抗技术,以HeLa细胞为模型,应用于对癌细胞的识别和检测,细胞在1.0×104～6.4×106cells/mL浓度范围内与阻抗变化值ΔRct呈良好的线性关系;检出限为2000 cells/mL。本方法简单、快速灵敏、重现性和稳定性良好;制备的传感器可以再生使用。     

荧光传感器阵列

传感器阵列是基于对动物嗅觉系统的认识发展起来的一种有力的分子识别手段,其由一系列传感单元组成,通过各传感单元对样品响应后产生的特征图谱实现对特定物质的识别检测,尤其对混合样品的鉴定具有突出优势。其中,荧光传感器阵列由于具有灵敏度高、无需参照体系、输出信号丰富、能够成像等优点,已成为近年来传感器阵列发展的重点。本综述根据荧光传感单元形式的不同,分别介绍了溶液型、颗粒型、薄膜型荧光传感器阵列的发展情况,并重点阐述了荧光传感器阵列的设计方法、传感机理及其在对金属离子、有机化合物和生物分子识别中的应用。     

基于有机硼酸的葡萄糖荧光传感器的研究进展

有机硼酸类荧光传感器可与二羟基化合物进行高亲和性且可逆地结合, 故可用于糖类传感和识别. 综述了近10年来选择性识别葡萄糖的有机硼酸类荧光传感器的研究进展.     

基于新型可视化学传感阵列的氨基酸快速识别

以卟啉和其衍生物及指示剂为传感元件,构建了一种对氨基酸敏感的可视传感阵列.可视化学传感阵列以交互响应的敏感元件组成阵列,对不同物质产生特异的响应,并通过信号识别处理系统,将检测结果以图谱的方式显示,实现检测的可视化.研究中筛选了对氨基酸敏感的36种化学物质,构建了6×6的传感阵列,使用自主研发的阵列数据采集与处理系统,对10种具有代表性的常见氨基酸进行了检测,氨基酸溶液与阵列的反应时间为5 min.对实验检测结果数据采用主成分分析和判别分析进行了计算和分析.实验结果显示,通过阵列响应的可视差图可以将浓度为375 μmol/L的10种氨基酸明显区分.判别分析结果显示,本可视阵列对氨基酸识别的准确率达到97%.二维主成分散点图和判别分析散点图对10种氨基酸都有显著分辨效果.本可视传感阵列可用于氨基酸的快速识别.     

低背景信号的高级生物分析方法：光电化学生物分析

光电化学传感是近年来兴起并发展迅速的一种生物分析技术,其检测的主要原理是生物识别原件识别靶标物质而引起光电活性材料的光电性能变化,最终导致光电流值发生变化,从而达到检测的目的。由于光电化学生物分析中输入信号是光,输出信号是电,这赋予了此种检测方法背景信号低、灵敏度高的天然优势,这种优势所展现出来的潜力使光电化学分析在检测领域受到了越来越多的关注。本文介绍了光电化学生物传感的基本原理、光电活性材料的分类以及光电化学生物传感的传感模式,最后对其未来的发展进行了展望。     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

荧光共轭聚合物金属离子传感的机理研究

含金属离子识别单元[2,2′-联吡啶(bpy)、1,10-菲洛啉(phen)等]的荧光共轭聚合物金属离子传感的机理主要是引入金属离子所引起的聚合物主链构象的变化或是电子能级的变化.本文报导了两种属于这类荧光共轭聚合物的芴共聚物P1和P2在溶液中和固体薄膜状态下的金属离子传感性质,并研究了这类荧光共轭聚合物金属离子传感的机理.聚合物P1和P2分别是有20°二面角的bpy和平面的phen与芴交替共聚而成.研究发现P1、P2与金属离子络合后能够使吸收光谱红移,荧光猝灭,同时P2表现出更灵敏的金属离子传感性质.尤其是P2在固体状态下的高灵敏金属离子传感性质为金属离子荧光传感器的应用提供一种新的思路.P2的金属离子识别单元是平面的phen,在与离子响应过程中不需要发生构型转变,从而可以说明这类主链含金属离子识别单元的聚合物在与金属离子作用时,金属离子配位诱导聚合物电子能级的改变是金属离子传感的决定性因素.     

硝基取代苯腙类荧光受体的阴离子识别与传感性能

合成了含萘荧光基团的硝基取代苯腙类受体,利用紫外-可见分光光度法、荧光发射光谱法和核磁等方法研究了受体的阴离子识别与光化学传感性能. 结果表明,在DMSO有机溶剂体系中,单硝基取代受体选择性比色和荧光识别氟离子,而双硝基取代受体可以比色和荧光识别氟离子和醋酸根离子. 归因于腙=N-NH基团质子酸性的进一步增强,双硝基取代受体能够在DMSO-H2O体系中实现对氟离子的比色和荧光识别. 此类受体是有效的“off-on”型阴离子荧光传感分子.     

基于可视化学传感阵列的农药快速检测新方法

采用可视化阵列传感技术,以卟啉及其衍生物和指示剂作为传感元件,构建了一种对农药敏感的可视化学传感阵列。该传感阵列可以在常温常压下对浓度为0.1 mg/L的12种农药快速识别和分类,反应时间仅为1.5 min。采用聚类分析(HCA)和主成分分析(PCA)等统计学分析方法对检测结果进行分析,不同种类农药样品在聚类分析和主成分分析中均可以被准确归类。     

DNA-二维纳米片层材料传感平台的构建及其应用

DNA-二维纳米片层材料传感平台结合DNA分子特异性识别能力与二维纳米片层材料优越的物理、化学特性,已成为化学/生物传感器领域重要的研究方向之一.鉴于二维纳米片层材料领域的快速发展,首先介绍了DNA-二维纳米片层材料传感平台的构筑机理,随后重点综述了该传感平台在化学、生物目标物分析检测中的应用研究,并对该类传感平台的应用前景做了展望.     

共轭高分子荧光化学传感分子的设计原理与分子组装概念

共轭高分子作为"分子导线"所特有的信号放大效应,使其在构建高灵敏度的荧光化学传感体系中具有特别的优势。本文首先从分子识别、传感机理和信号输出等方面概述了传感分子设计中需要考虑的一些基本问题;然后以聚对芳撑乙炔类共轭高分子为例,提出基于模板排列组合的分子组装概念,并将之用于合成一系列结构可调的荧光化学传感分子,以满足不同的检测目的;最后通过文献中的具体实例,对多种聚对芳撑乙炔类共轭高分子进行了分子结构和传感应用方面的解析。     

稀土金属-有机框架在同分异构体传感材料中的应用

基于稀土金属离子独特的电子结构,稀土金属-有机框架的光致发光具有发射峰尖锐、量子产率高和发光寿命长等特点,可应用于针对特定功能化学物种的光学传感材料。稀土金属离子高的配位数和丰富的配位模式,使得稀土金属-有机框架具有结构多样性和可调性,可与不同的化学物种在结构和能级两个方面相匹配,是其具有传感功能的基础。关于同分异构体的识别,尤其是针对同类同分异构体的快速识别,在化工和制药等领域均具有重要的价值。本文综述了稀土金属-有机框架针对具有特定功能同分异构体的传感性质,并讨论了其相关传感机制。     

基于纳米探针的肿瘤细胞电化学传感研究进展

纳米材料在纳米尺度下具有独特的光、电、磁等性质,已广泛应用于细胞电化学传感的研究,该研究工作提高了肿瘤细胞检测的灵敏度与特异性,为癌症的早期诊断与治疗提供了新的方法与思路。本文综述了基于纳米探针进行肿瘤细胞电化学传感研究的工作,总结了纳米电化学细胞传感技术在肿瘤细胞固定、识别、检测及诱导凋亡等方面的研究进展,并对未来研究动向进行了展望。     

含有酚羟基的吖嗪类荧光探针的阴离子识别与传感研究

设计合成了含有酚羟基的萘吖嗪类荧光探针分子,利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针分子的阴离子识别和光化学传感性能。研究结果表明,该探针分子可以通过比色（紫外-可见吸收光谱）和荧光发射光谱双通道识别检测氟离子。该探针分子是一类比率型阴离子荧光探针,作用方式为探针分子酚羟基的去质子化作用,这种激发态质子转移（ESIPT）是探针分子呈现比率荧光特性的原因。通过本实验不但可以让学生掌握紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱仪的使用方法,还能培养学生在分子识别与光化学传感领域的科研兴趣。     

基于纳米金修饰的两种无汞型重金属微传感器的对比研究

采用微加工技术制备了集成有工作电极和对电极的两种重金属微传感电极芯片,工作电极表面采用电沉积法修饰纳米金(Gold nanoparticles,GNPs),由半胱氨酸(L-cysteine,Cys)和天冬氨酸(L-aspartic acid,Asp)修饰制备Asp/Cys/GNPs/微传感电极芯片,并利用原位镀锡膜(Sn film)的方法,制成Sn/GNPs/微传感电极芯片。采用方波伏安法和方波溶出伏安法考察了两种微传感电极芯片对重金属离子Cu2+,Pb2+和Zn2+的响应特性。Asp/Cys/GNPs/微传感电极芯片可有效识别Cu2+和Pb2+,线性范围为5～2000μg/L,检出限为1μg/L;Sn/GNPs/微传感电极芯片可有效识别Cu2+,Pb2+和Zn2+,线性检测范围分别为5～500μg/L,5～500μg/L和10～500μg/L,检出限分别为2,3和5μg/L。相比而言,Asp/Cys/GNPs/微传感电极芯片具有较宽的检测范围,而Sn/AuNPs/微传感电极芯片具有较高的灵敏度,两种传感器绿色环保、制备简单、更新简便、易于集成,在水质在线监测方面具有应用前景。     

识别中性分子客体荧光传感和开关的研究进展

分子识别是超分子化学的核心概念,而荧光开关PET(photo-induced electron transfer)体系又是分子识别中的重要组成部分,是超分子化学和光物理学科相结合的成就.本文总结了近年来对中性客体分子的荧光传感和开关的研究进展.     

一种具有吡咯酰胺和脲的杂双位点受体的选择性氟离子比色识别

本文合成了一种具有吡咯酰胺和脲杂双识别位点的阴离子受体。利用紫外光谱法研究了该受体在乙腈溶液中对阴离子的识别作用。结果表明,该受体的识别能力比具有两个相同识别位点的受体的阴离子识别能力有所提高。同时,当仅当添加氟离子时,受体溶液的颜色会从无色变为黄色。表明,受体在氟离子的选择比色传感方面具有潜在的应用能力。     

杯芳烃电化学识别受体研究进展

综述了近年来氧化还原活性杯芳受体的设计、合成及在超分子电化学识别与传感等方面的研究进展.