基于G-四链体/硫黄素T的荧光生物传感器检测Pb^(2+)北大核心CSCD

本研究利用Pb^(2+)与硫黄素T(ThT)对功能核酸G-四链体(G4)中心位点的竞争关系,构建了一种荧光生物传感器用于Pb^(2+)的简单灵敏检测。ThT可以特异性结合G4,且在结合后显示出明显的荧光信号。Pb^(2+)能与G4形成更稳定的结构,故而当溶液中存在Pb^(2+)时,ThT会从G4-ThT体系中被竞争释放出来,失去受G4束缚状态下的刚性结构,从而降低了其荧光强度。在最优条件下,该体系荧光信号与Pb^(2+)浓度在5~1000 nmol/L范围内呈现良好的线性关系,检测限为1.6 nmol/L,同时实现对中药材独活中Pb^(2+)含量的加标测定。方法具有操作简便、响应快速以及高选择性超灵敏的特点,在Pb^(2+)检测方面有良好的应用潜力。     

基于银染放大和图像分析的高灵敏铅离子检测北大核心CSCD

构建了一种基于银染放大和图像分析的高灵敏铅离子检测方法。采用双硫腙溶液处理尼龙膜制备检测试纸。试纸上的双硫腙可捕获溶液中的Pb^(2+),并进一步与Na_(2)S反应生成PbS,PbS催化随后的银染反应,实现信号放大。用扫描仪扫描试纸,通过软件分析图像的灰度值,可实现Pb^(2+)的定量检测。考察了膜种类、溶液pH和银染条件的影响,在优化的检测条件下,试纸的灰度值与Pb^(2+)浓度的对数呈良好的线性关系(相关系数R^(2)=0.994),检出限为13.2 nmol/L(0.0027 mg/L),灵敏度可满足饮用水质检测要求。利用本法对Pb^(2+)加标的自来水样品进行分析,1μmol/L和10μmol/L Pb^(2+)的回收率分别为92.2%和96.0%,相对标准偏差(RSD,n=3)为6.1%和5.3%。该方法可用于实际水样中Pb^(2+)的分析。     

KI增敏-碳纳米管修饰电极检测水中Pb^(2+)与Cd^(2+)北大核心CSCD

本研究以羧化多壁碳纳米管与Nafion复合修饰玻碳电极(GCE),构建了COOH-MWCNTs/Nafion/GCE传感器,以KI作为增敏剂,建立了检测水体中Pb^(2+)、Cd^(2+)的简易电化学分析新方法。在pH=5.0的HAc-NaAc缓冲溶液中,I-浓度为0.04 mol/L等最佳条件下,Pb^(2+)、Cd^(2+)分别在25.0~400μg/L和15.0~450μg/L的质量浓度范围内与峰电流呈良好的线性关系,检出限分别为3.2μg/L和1.3μg/L。用该方法检测水样中Pb^(2+)、Cd^(2+)并进行加标回收实验,Pb^(2+)的回收率为93.5%~105.9%,Cd^(2+)的回收率为94.7%~108.7%,满足分析要求。对传感器的电化学性质进行了初步的探讨。     

基于铜/银纳米簇检测铜离子的方法研究

通过设计不同富含G碱基的DNA序列,探究了G碱基对核酸-铜/银纳米簇(DNA-Cu/AgNCs)的荧光增强效应,并建立了铜离子的荧光检测方法。结果发现,在富含C碱基序列模板的5'端增加G5序列后,制备得到的铜/银纳米簇的荧光强度显著增强。同时,该DNA-Cu/AgNCs的荧光可被Cu~(2+)和Hg~(2+)猝灭。通过NaBH_4掩蔽Hg~(2+)实现了对Cu~(2+)的特异性检测。该方法检测Cu~(2+)的线性范围为0.01～5.0μmol/L,检出限为5.0 nmol/L。方法具有简单快速、选择性高、成本低等优点,可用于实际样品测定。     

基于富G序列的无标记荧光传感器检测单链核酸

具有特定构象的富G序列（如G-四链体和G-三链体）与荧光染料相互作用可有效增强其荧光信号强度，被广泛应用于构建无标记荧光生物传感。本研究以硫磺素T(Thioflavin T, ThT)为荧光染料，构建了两种基于富G序列的无标记荧光传感器，用于检测阿尔兹海默病标志物β-淀粉样蛋白（β-Amyloid protein, Aβ）的基因序列。实验结果表明，分子发夹茎长为4个碱基时，富G序列以G-三链体的结构存在，以此构建的G-三链体传感器的输出信号随Aβ基因浓度增加而降低，线性检测范围为1～100 nmol/L，检出限为0.3 nmol/L(S/N=3)。分子发夹茎长为8个碱基且5′端添加碱基AATT时，其与Aβ基因结合后，富G序列多以G-四链体结构存在，以此构建的G-四链体传感器的输出信号随Aβ基因浓度增加而增强，线性检测范围为0.1～100 nmol/L，检出限为0.04 nmol/L (S/N=3)。两种传感器制备过程相似但检测原理不同，为富G序列的深入研究与应用提供了参考，同时为单链核酸的无标记荧光检测提供了新的思路。     

基于无标记的核酸适配体荧光生物传感器检测凝血酶

设计了一个简单、通用、基于核酸适配体无标记的高敏感、高专一检测凝血酶的荧光方法。以无标记凝血酶核酸适配体单链DNA为识别元素,Pico Green染料传导互补双链的荧光信号。Pico Green是一种不对称菁,当其单独存在时不产生荧光信号,而当其被吸附到互补的双链DNA上时,可产生很强的荧光信号,但被吸附到单链DNA上时,却无明显的信号改变。基于该性质,将其用于凝血酶的检测。该方法对凝血酶的响应线性范围为1.0×10~(-14)~1.0×10~(-7)mol/L,相关系数(r~2)为0.99,检出限为1.0×10~(-14)mol/L。1.0×10~(-8)mol/L两种干扰物质(牛血清蛋白和细胞色素C)的存在不影响凝血酶的检测,表明该方法对凝血酶具有非常好的专一性。该方法成功应用于对人血清样品的检测,其平均回收率为97%~102%。方法可简单、灵敏、特异性地检测凝血酶,有望用于医学临床诊断等领域。     

近红外Cu2+比率荧光探针合成及其细胞成像

基于罗丹明染料和菁染料衍生物,设计合成了一种新型近红外比率Cu~(2+)荧光探针(RCy7)。通过核磁共振和质谱对其结构进行了表征。详细研究了该荧光探针对Cu~(2+)的光学识别性能。在体积比为1∶1的乙腈/Tris-HCl(20 mmol/L,pH=7.2)缓冲溶液中,探针RCy7显蓝色且在722 nm波长处有较强的荧光发射峰,随着Cu~(2+)的加入,探针在722 nm波长处的最大发射峰蓝移到577 nm,溶液颜色也从蓝色变为粉红色。该探针对Cu~(2+)的识别具有高选择性,而且可在较宽的pH(5.5～11.3)范围内实现对Cu~(2+)的检测。Cu~(2+)的浓度在0～1.0×10~(-5) mol/L范围内与探针的荧光强度比值(I_(577)/I_(722))呈良好的线性关系,相关系数R~2=0.9928,检出限为1.09×10~(-8) mol/L。此外,探针RCy7具有良好的细胞膜透性,被成功地用于活HeLa细胞中Cu~(2+)的荧光成像。     

汞离子功能核酸生物传感器的建立与应用

利用汞离子(Hg~(2+))特异性功能核酸对Hg~(2+)识别检测,其中模板主要包括与Hg~(2+)特异性结合的识别区、形成G四链体的富G区以及由聚六乙二醇(Spacer18)链接的隔断区;靶序列主要包括5'端配对区和3'端富T区。模板与靶序列只有在Hg~(2+)存在的条件下才能结合并引发延伸,进而使富G序列在模板上剥离下来,但由于Spacer18的隔断作用导致富G序列以单链形式存在,在特定环境下形成具有过氧化物模拟酶活性的G-四链体,催化H_2O_2与2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺盐(ABTS)发生肉眼可见的颜色变化,进而对Hg~(2+)进行定量测定。利用构建的Hg~(2+)功能核酸生物传感器,35 min内可完成检测,线性范围为20~500 nmol/L,检出限达到16.5 nmol/L(3σ)。实际水样中的加标回收率为98.5%~103.5%。本方法操作简单、成本低、耗时短,在应急处理、实时环境检测等方面具有良好的应用价值。     

耐酸性及抗离子干扰氮掺杂碳量子点检测Fe(Ⅲ)北大核心CSCD

以柠檬酸和甲基红分别为碳源和氮源,采用一锅法一步水热制备尺寸均匀(平均3.99 nm)、表面富含酚羟基、氨基、羧基等功能团的氮掺杂碳量子点(Fe-N-CQDs),该材料有良好的水分散性、酸碱缓冲性和Fe(Ⅲ)的强选择性。以Fe-N-CQDs为荧光传感器,可在低pH值(1.5)和常见金属阳离子(0.5 mmol/L,Zn^(2+)、Cr^(3+)、Ca^(2+)、Hg^(2+)、Ni^(2+)、Na^(+)、Mg^(2+)、Al^(3+)、Cd^(2+)、Co^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)、Fe^(2+)、Cu^(2+)、Pb^(2+))共存条件下,对富含金属的酸性废水、酸化保存的天然水样中Fe(Ⅲ)实现准确的荧光识别检测,线性范围和检出限分别为2.3~200μmol/L和2.3μmol/L。为酸性环境水体中Fe(Ⅲ)的检测提供有效的荧光探针,解决CQDs选择性不强及不适用于低pH值的问题。     

基于 G-四联体门控制效应的铅离子适配体传感器

将富鸟嘌呤(G)序列核酸适配体与门控制效应相结合,通过控制门的开关实现信号放大,构建了新型电化学生物传感器,用于铅离子(Pb2+)的高灵敏检测。首先将单-6-巯基-β-环糊精(6-SH-β-CD)自组装在金电极上,形成有序排列的分子自组装膜,且分子之间留有空隙,可作为探针通过的门结构。随后将发夹结构的富含 G 序列的核酸适配体修饰在环糊精次面端口,制得可特异性识别 Pb2+的电化学生物传感器。富 G 序列适配体结合 Pb2+后可折叠形成 G-四联体结构(G4-Pb2+),覆盖住电极表面的探针通道,产生关门效应,使探针氧化还原电流强度减小,进而形成门控制效应,利用该效应可进行 Pb2+的定量检测。门控制效应显著提高了信噪比和检测的灵敏度,在1×10-13~5×10-11 mol/ L 浓度范围内,Pb2+浓度的负对数与 DPV 响应电流呈良好的线性关系,检出限为3.6×10-14 mol/ L(DL=3δb / K)。传感器用于实际水样品中 Pb2+的测定,结果令人满意。     

阴离子碳菁染料的合成与聚集动力学研究

自从1938年,Scheibe^[1]发现了菁染料聚集体中的能量传递现象,人们对菁染料的聚集行为展开了大量的研究^[2,3].由于菁染料聚集体对乳剂具有特殊的增感作用,人们主要研究聚集体在乳剂中的增感机理^[4,5]以及菁染料聚集的溶剂效应与浓度效应^[6]等,而对于菁染料聚集的动力学行为研究较少.     

汞(Ⅱ)选择性吸附试纸的制备与应用

基于Hg~(2+)与聚烯丙基胺之间存在相互作用,以滤纸为基质,以聚烯丙基胺盐酸盐为原料制成了Hg(Ⅱ)选择性吸附试纸。用该试纸结合分光光度法测定试样溶液中Hg~(2+)含量,线性范围为0.1~50μmol/L,检测限为0.07μmol/L。测定30μmol/L Hg~(2+)试样溶液作重复性考察,7次测定相对标准偏差不超过3.5%。用本方法测定含Hg~(2+)试样,所得结果与冷原子吸收法没有明显差异。     

基于纳米TiO_2和金纳米星的光电化学适配体传感器检测Hg~(2+)的研究

构建了一种适配体修饰的Hg~(2+)传感器,以氧化铟锡(ITO)导电玻璃为基底电极,纳米TiO_2为光电活性材料,通过金纳米星固定特异性识别单元巯基修饰适配体。当适配体特异性识别Hg~(2+)时,适配体富碱基T序列与Hg~(2+)结合形成折叠的发卡结构,传感器界面发生改变从而实现Hg~(2+)定量分析。采用时间-电流法、交流阻抗法等电化学方法对所构建的传感器检测性能进行研究。实验结果表明,在优化实验条件下,该方法用于检测Hg~(2+)的线性范围为1.0×10~(-9)～5.0×10~(-7) mol/L,检测限为3.1×10~(-10) mol/L。该传感器制备过程简单,具有较高的检测灵敏度,较高的稳定性和可重复性。     

水溶性菁染料与类脂物混合单分子膜中J-聚集体形成的研究

报道了具有相同发色团,并有不同电荷的二种菁染料单分子膜中J-聚集体的形成。测定了单分子膜的π/A,△V/A曲线,反射光谱及吸收光谱。从实验结果得出:带正电荷的染料与花生酸混合形成单分子膜后,膜中染料的二聚体与J-聚集体随着表面压力改变存在着一个平衡。而带负电荷的染料与二十烷基胺成膜后,即使在很低的表面压下也有J-聚集体形成。同时染料分子在水面上的取向是各向异性。     

Cu2+修饰的氮掺杂石墨烯量子点荧光传感器检测2-巯基苯并噻唑的研究

采用一步水热合成法制备了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs),量子点表面的特定官能团与Cu~(2+)进一步结合后,形成N-GQDs-Cu~(2+)络合物,有效地猝灭了荧光。加入2-巯基苯并噻唑(MBT)时,由于MBT与Cu~(2+)具有强作用力,使得Cu~(2+)从量子点表面解离下来,量子点荧光恢复。据此构建了一种基于Cu~(2+)修饰的氮掺杂石墨烯量子点的高灵敏荧光传感器用于MBT的检测。在最佳实验条件下,MBT在0.4～40.0μmol/L浓度范围内与荧光恢复强度呈良好线性,检出限为0.1μmol/L。该方法用于实际水样中MBT的检测,加标回收率为95.0%～101%。     

基于核酸适体构象变化的荧光钾离子检测

噻唑橙(Thiazole orange,TO)在游离状态下几乎没有荧光,但当其与富G的DNA结合后,会产生很强的荧光增强效应。据此,利用TO识别有无钾离子存在时富G序列的构象变化,建立了一种基于核酸适体(Aptamer)构象效应进行钾离子检测的无标记荧光检测方法。在优化实验条件下,钾离子浓度在(1～60)×10-6mol/L和(4～9)×10-4mol/L范围内与荧光强度呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为2.2×10-7mol/L。对Li+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+5种离子进行对照试验的结果表明,该方法不仅具有较好的灵敏度还具有较好的选择性,且无需对DNA进行标记,成本低,分析速度快。     

J-聚集体生成中阴离子菁与外加盐反离子相互作用的量热瘀电化学活度测量

用量热和反离子活度测量法研究了阴离子菁(Ⅰ)在DMF-水(35%DMF, V/V)中生成J-聚集体时, 染料与外加盐反离子之间的相互作用。当外加盐为CdCl_2或LaCl_3时, 由量热曲线获得J-聚集焓△H_9, 分别为-42.6, -42.0 kJ·mol~(-1), 染料(Ⅰ)束缚的Cd~(2+), La~(3+)量与染料量之比分别为0.48:1和0.31:1。由反离子活度的电化学活度测量获得束缚的Cd~(2+)离子量与染料量之比为0.47:1, 这些结果表明J-聚集体中, 染料与其反离子形成了盐型的总体。     

一种Fe3+荧光探针的合成及其检测性能研究

金属离子的高效检测对于人类健康和环境保护极其重要。本文通过对甲基苯磺酸催化下3-脱氢莽草酸甲酯与若丹明6G乙二胺缩合的芳构化反应合成了一种检测Fe~(3+)的荧光探针分子Rh M606。该探针分子在乙醇溶液中特异性地与Fe~(3+)络合,导致若丹明内酰胺开环,在553nm处出现强的荧光发射峰。该荧光探针对Fe~(3+)具有良好的选择性,可定量检测水中的Fe~(3+),检测限为3. 93μmol/L。     

基于咔唑的分子内电荷转移分子聚集体对Ag+的比率荧光检测

以吡啶套索醚银离子络合基团为电荷受体,N-苯基咔唑为电荷给体,构筑分子内电荷转移共轭体系。咔唑基团的亲脂性可以增强分子在水介质中的疏水作用而形成分子聚集体。随着混合溶剂中水比例的上升,该分子呈现明显的丁达尔现象,荧光发射峰呈现先红移后蓝移的现象。在四氢呋喃-水(THF-H₂O,φ_H2O=87%)介质中,分子聚集体于428 nm处呈现较弱的荧光发射峰,随着溶液中Ag⁺浓度的增加,Ag⁺配合物在498 nm处的发射峰逐渐增强,该传感器分子聚集体可以对Ag⁺实现比率荧光检测,检出限0.337μmol/L。该传感器比率信号在0～0.7μmol/L范围内对Ag⁺具有较好的线性关系。     

不同尺寸量子点-菲啰啉体系对镉检测的影响

采用不同尺寸的高荧光量子产率、单分散性水溶性CdTe量子点(QDs)与菲啰啉(Phen)配体结合,组装成QDs-Phen荧光探针。Phen对不同尺寸量子点荧光猝灭效率以及光致空穴转移效率表现为:2.3 nm的绿色CdTe量子点2.8 nm的黄色CdTe量子点3.3 nm的橙色CdTe量子点;不同粒径QDs-Phen荧光探针对Cd~(2+)的检测发现:粒径2.3 nm QDs-Phen荧光探针对Cd~(2+)检测线性范围为0.02~0.6μmol/L,检测限为0.01 mol/L;粒径2.8 nm QDsPhen荧光探针对Cd~(2+)检测线性范围为0.1 nmol/L~1.0μmol/L,检测限为0.05 nmol/L;而粒径3.3 nm QDs-Phen荧光探针对Cd~(2+)检测线性范围为0.2 nmol/L~1.5μmol/L,检测限为0.1 nmol/L。为选择合适粒径量子点的荧光探针对Cd~(2+)实际检测提供依据。