新型分子印迹荧光传感器的构建与应用

分子印迹聚合物因具有构效预定性、特异识别性和广泛实用性,将其作为传感器识别单元的研究已成为当前的研究热点.分子印迹荧光传感器结合了分子印迹的高选择性与荧光检测的高灵敏度,非常适合复杂样品中痕量目标物的分析测定,在分离检测等领域备受关注.根据荧光材料的不同,本文详细介绍了以量子点、有机荧光染料、化学发光反应物质以及其他材料为荧光信号单元的新型分子印迹荧光传感器的构建与应用,总结了不同荧光传感器的构建方法、检测机理,探讨了基于比率型荧光的分子印迹传感器的制备与发展,并对分子印迹荧光传感器的发展前景进行了展望.     

分子印迹荧光传感器研究进展

分子印迹技术是结合高分子化学、分析化学、材料科学等发展起来的一门边缘学科,是模拟受体-抗体相互作用的一种新技术。分子印迹荧光传感器结合了分子印迹聚合物的预定识别性和高选择性以及荧光检测的高灵敏性,成为传感领域的研究热点。本文主要介绍了分子印迹荧光传感器的研究进展,重点概述了分子印迹荧光传感器的制备原理、检测方式及其在有机小分子和离子检测中的应用,并对其发展前景进行了展望。     

新型量子点基分子印迹荧光传感器在快速检测中的应用

作为一种新型荧光纳米材料,量子点具有十分优异的光学特性,是分析化学、生物科学、医学等领域研究的热点标记材料。分子印迹聚合物是能够进行特异性识别和选择性吸附的“仿生”材料,它易于制备且具有较好的重现性和稳定性,因而分子印迹技术已成为具有广阔应用前景的识别技术。量子点基分子印迹荧光传感器结合了量子点和分子印迹技术的优势,由于其高选择性和高灵敏度,在环境监测、食品检测、生物分析等领域得到快速发展。但该传感器在应用中也还存在亲水性不足、识别单一、便携性不足等问题。该文引用了近5年来发表在American Chemical Society、Elsevier等数据库约20篇相关文献,对量子点基分子印迹荧光传感器的构建及该传感器在快速检测分析痕量物质中的应用进展进行了综述。首先根据荧光光谱图中发射峰个数的不同分别介绍了3种量子点基分子印迹荧光传感器的类型及相关识别机理,其次根据待测物的不同归纳介绍了近五年来该传感器在离子、有机小分子、生物大分子等检测分析中的最新研究进展,最后对当前该传感器在制备及应用中仍存在的问题进行了总结并对其发展趋势进行了展望。     

分子印迹阵列式传感器的研究进展

分子印迹阵列式传感器具有识别率高、选择性好、价格低廉等优点,受到研究者们的极大关注,已经在食品分析、环境分析、药物分析、临床诊断等研究领域中得到应用。分子印迹阵列式传感器是以分子印迹聚合物作为识别元素的集成化传感器,通过各传感单元对分析物响应后产生的特征图谱实现对目标化合物的识别,不仅可用于单一目标化合物的选择性识别,还可以用于多种目标化合物同时存在时的测定。分子印迹阵列式传感器的响应信号机制主要划分为光信号、质量敏感信号和电化学信号等。本文简要介绍了分子印迹技术的产生和发展,重点评述了基于三种信号机制的分子印迹阵列式传感器的研究进展,并展望了分子印迹阵列式传感器的应用前景和研究方向。     

基于分子印迹的荧光传感技术及其应用研究

分子印迹技术(molecular imprinting technology, MIT)是针对某一特定模板分子制备具有特异选择性印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIPs)的技术.以MIPs为分子识别元件,结合高度灵敏的荧光检测构建分子印迹荧光传感器(molecular imprinting-based fluorescence sensors, MI-FL sensors)在环境有机污染物的痕量检测领域备受关注.根据荧光发射信号的不同表达模式,本文介绍了多种不同分子印迹荧光传感器的构建策略和对环境中农药残留、雌激素、抗生素等有机污染物的检测应用,并展望了其面临的机遇与挑战.     

分子印迹电化学传感器

分子印迹电化学传感器能够选择性识别并检测特定目标化合物,因其设计简单、灵敏度高、价格低廉、携带方便、易于微型化和自动化等优点,在临床诊断、环境监测、食品分析等方面越来越受到人们的关注.本文作者主要论述分子印迹技术与电化学技术相结合构建分子印迹电化学传感器,包括分子印迹电化学传感器的种类,以及电化学方法制备分子印迹聚合物膜的常用单体等.对分子印迹电化学传感器领域新出现的分子印迹聚合物-纳米材料复合物以及纳米结构分子印迹聚合物也一并做了评述.     

替代模板分子印迹技术在样品前处理中的应用

分子印迹聚合物具有抗恶劣环境、选择性高、稳定性好等特点,广泛应用于复杂样品的前处理。采用结构类似物作为替代模板分子,可以解决分子印迹聚合物制备时目标物溶解性差的问题,替代模板分子印迹聚合物不仅对目标分析物具有选择性识别能力,还可以避免模板泄露对痕量分析造成的影响。本文综述了替代模板分子印迹技术在样品前处理中的应用进展,包括替代模板分子印迹技术在固相萃取、固相微萃取、色谱固定相、基质固相分散萃取中的应用,最后对替代模板分子印迹技术在未来的样品前处理中的研究进行了展望。     

片段/虚拟分子印迹聚合物的应用新进展

分子印迹聚合物(MIPs)是通过模拟酶与底物或抗原抗体特异性结合原理而制备的高分子聚合物,以其结构预定性、识别特异性、制备简便、成本低、耐受性强等优点而被广泛用于样品前处理、传感分析、生物医药、环境/食品分析等多个领域。目前已发展多种策略用于MIPs制备,达到简化制备过程或提高聚合物性能等目的,极大拓宽了MIPs的应用范围。对各种先进印迹策略及其组合使用的探索已成为MIPs制备的研究热点之一。其中,片段印迹策略和虚拟模板印迹策略备受青睐。片段印迹策略是选择目标分子中含有特定官能团的一部分(片段结构)作为模板进行印迹,通过对片段的识别达到对整个分子的识别,能够克服某些目标物不易获得或体积较大不适合作为模板的问题,为印迹易失活、易传染的目标物及整体印迹困难的大分子提供可行的方法。虚拟模板印迹策略是选用与目标物特异性结构相似或相同的其他物质代替目标物作为模板制备MIPs,可在很大程度上解决模板不易获得或较昂贵等问题,以及避免模板可能泄漏对结果造成的影响,尤其适用于目标物造价高、具有感染性、易燃易爆、易降解等不适合作为模板分子的情况。该文选取了最近4年发表在ACS、Elsevier、RSC等数据库约20篇相关文献,综述了片段/虚拟MIPs(FMIPs/DMIPs)的应用新进展。首先,针对蛋白质和微生物检测以及哺乳动物细胞印迹,介绍了FMIPs在生物医药领域的应用,另外介绍了FMIPs在食品分析领域的研究进展。随后,介绍了DMIPs在样品前处理和传感分析领域的应用。在样品前处理中,DMIPs主要作为固相萃取吸附剂进行装柱固相萃取、分散固相萃取、磁固相萃取、基质固相分散萃取等,或作为分子印迹膜材料,用于选择性萃取和富集分离样品中的目标分析物。在传感分析领域,DMIPs主要作为传感器的传感和转导元件,提高化学发光或荧光检测等方法的灵敏度和准确度。最后,对片段印迹和虚拟模板印迹策略的优缺点、区别与联系进行了总结,并展望了这两种策略的发展与应用前景。     

新型有机荧光探针分子的设计合成及在生物医学中的应用

近年来,荧光化学传感器以其高选择性、高灵敏度、实时原位监测、简便快捷等优点,受到人们的普遍欢迎.开发一些具有高灵敏度、高选择性、实时原位检测性能的荧光化学传感器,特别是开发一些具有实际应用价值的荧光化学传感器,一直都是人们追求的目标.论文根据分子识别和光化学传感的基本原理,结合生物医学检测的需要,设计了几种能够在水相中识别生物医学上重要生物活性分子的荧光探针分子.主要工作和结果概述如下.     

分子印迹样品前处理技术的研究进展

分子印迹技术是制备对特定目标分子具有分子识别性能的分子印迹聚合物的技术.分子印迹聚合物(MIP)兼备了生物识别体系和化学识别体系的优点,具有抗恶劣环境、选择性高、稳定性好、机械强度高、制备简单等特点,可选择性识别富集复杂样品中的目标物.     

酰胺型配体的镍(Ⅱ)和锌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了配合物[M(nbqa)(NO3)(H2O)2]NO3(M=Ni,1;Zn,2;nbqa=N-苄基-2-(8-喹啉氧基)乙酰胺)。在配合物1和2中,金属离子采取扭曲的八面体配位构型。来自配体nbqa的1个氧原子和2个氮原子,来自硝酸根的1个氧原子及来自2个配位水分子的氧原子和中心金属离子配位。乙腈溶液中配合物2在430 nm有强荧光发射。     

二苯基喹啉氧基乙酰胺的La、Ce同构配合物的合成、表征及荧光性质

合成了并通过单晶衍射表征了2个同构稀土配合物[LnL2(NO3)3](L=N,N-二苯基-2-(8-喹啉氧基)乙酰胺,Ln=La髥,1;Ce髥,2)。在每个配合物中,十二配位的稀土离子采取扭曲的二十面体配位构型,分别与来自2个配体的4个氧原子和2个氮原子及来自3个双齿配位硝酸根的6个氧原子配位。乙腈溶液中,配合物发射强荧光。     

两个喹啉氧基乙酰胺的镧系（La、Pr）配合物的合成、表征及荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了2个稀土配合物[LnL2(NO3)(H2O)2](NO3)2·nH2O(L=N-苯基-2-(8-喹啉氧基)乙酰胺,Ln=La(Ⅲ),n=0,1;Pr(Ⅲ),n=1,2)。在每个配合物中,十配位的稀土离子采取扭曲的双帽四方反棱柱配位构型,分别与来自2个配体的4个氧原子和2个氮原子,来自1个双齿配位硝酸根的2个氧原子及来自2个配位水分子的2个氧原子配位。乙腈溶液中,配合物发射强荧光。     

二苯基喹啉氧基乙酰胺的La、Ce同构配合物的合成、表征及荧光性质

合成了并通过单晶衍射表征了2个同构稀土配合物[LnL₂(NO₃)₃](L=N, N-二苯基-2-(8-喹啉氧基)乙酰胺, Ln=La(Ⅲ), 1;Ce(Ⅲ), 2)。在每个配合物中, 十二配位的稀土离子采取扭曲的二十面体配位构型, 分别与来自2个配体的4个氧原子和2个氮原子及来自3个双齿配位硝酸根的6个氧原子配位。乙腈溶液中, 配合物发射强荧光。     

两个喹啉氧基乙酰胺的镧系（La、Pr）配合物的合成、表征及荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了2个稀土配合物[LnL₂（NO₃）（H₂O）₂]（NO₃）₂·nH₂O（L=N-苯基-2-（8-喹啉氧基）乙酰胺,Ln=La（Ⅲ）,n=0,1;Pr（Ⅲ）,n=1,2）。在每个配合物中,十配位的稀土离子采取扭曲的双帽四方反棱柱配位构型,分别与来自2个配体的4个氧原子和2个氮原子,来自1个双齿配位硝酸根的2个氧原子及来自2个配位水分子的2个氧原子配位。乙腈溶液中,配合物发射强荧光。     

镧系元素(La、Tb、Dy)的喹啉氧基乙酰胺配合物的结构及荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了3个稀土配合物[LaL₂(NO₃)₃]·CH₃CN(1),[Ln(L)(NO₃)₃(H₂O)](Ln=Tb (2), Dy (3), L=N-苯基-2-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酰胺)。在配合物1中,十二配位的La(Ⅲ)离子采取扭曲的二十面体配位构型,分别与来自2个酰胺配体L的4个氧原子和2个氮原子,及3个双齿配位硝酸根配位。配合物2和3的结构与拥有相同有机配体的Pr、Nd、Sm、Eu、Gd和Er配合物同构。在每个配合物中,十配位的稀土离子与来自1个配体L的2个氧原子和1个氮原子,3个双齿配位硝酸根和1个水分子配位,拥有扭曲的双帽四方反棱柱配位构型。固态配合物2和3在可见区发射强荧光。     

三个喹啉氧基乙酰胺镧系(Eu、Gd、Er)配合物的合成、结构及Eu配合物的荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了3个稀土配合物Ln(L)(NO₃)₃(H₂O)(L=N-苯基-2-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酰胺,Ln=Eu(1),Gd(2),Er(3)),结构与拥有相同有机配体的Pr,Nd和Sm配合物同构。在每个配合物中,十配位的稀土离子采取扭曲的双帽四方反棱柱配位构型,分别与来自1个配体L的2个氧原子和1个氮原子,3个双齿配位硝酸根和1个水分子配位。配合物1能够发射Eu(Ⅲ)离子特征荧光,荧光寿命为437 μs。     

镧系元素(La、Tb、Dy)的喹啉氧基乙酰胺配合物的结构及荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了3个稀土配合物[LaL₂(NO₃)₃]·CH₃CN(1),[Ln(L)(NO₃)₃(H₂O)](Ln=Tb(2),Dy(3),L=N-苯基-2-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酰胺)。在配合物1中,十二配位的La(Ⅲ)离子采取扭曲的二十面体配位构型,分别与来自2个酰胺配体L的4个氧原子和2个氮原子,及3个双齿配位硝酸根配位。配合物2和3的结构与拥有相同有机配体的Pr、Nd、Sm、Eu、Gd和Er配合物同构。在每个配合物中,十配位的稀土离子与来自1个配体L的2个氧原子和1个氮原子,3个双齿配位硝酸根和1个水分子配位,拥有扭曲的双帽四方反棱柱配位构型。固态配合物2和3在可见区发射强荧光。     

喹啉氧基乙酰胺的Pr(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)、Sm(Ⅲ)配合物的结构、表征和荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了3个同构稀土配合物Ln(L)(NO3)3(H2O)(L=N-苯基-2-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酰胺,Ln=Pr(Ⅲ),1;Nd(Ⅲ),2;Sm(Ⅲ),3)。在每个配合物中,十配位的稀土离子采取扭曲的双帽四方反棱柱配位构型,分别与来自1个配体L的2个氧原子和1个氮原子,2个双齿配位硝酸根和1个水分子配位。配合物3能够发射Sm(Ⅲ)离子特征荧光,荧光寿命为11.7μs。     

三个喹啉氧基乙酰胺镧系(Eu、Gd、Er)配合物的合成、结构及Eu配合物的荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了3个稀土配合物Ln(L)(NO₃)₃(H₂O)(L=N-苯基-2-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酰胺,Ln=Eu (1),Gd (2),Er (3)),结构与拥有相同有机配体的Pr,Nd和Sm配合物同构。在每个配合物中,十配位的稀土离子采取扭曲的双帽四方反棱柱配位构型,分别与来自1个配体L的2个氧原子和1个氮原子,2个双齿配位硝酸根和1个水分子配位。配合物1能够发射Eu(Ⅲ)离子特征荧光,荧光寿命为437 μs。