以花生碳量子点为探针基于其荧光猝灭-恢复测定多巴胺的研究

碳量子点(CQDs)是一种新型的荧光碳纳米功能材料,其良好的生物相容性和优异的光学性能引起了人们的广泛关注。选用富含蛋白质、脂肪和碳水化合物的花生仁(Peanut,PN)及水为原料,无需添加任何其他试剂,在水热反应釜中于190℃反应20 h,可一步合成绿色发光CQDs。透射电镜(TEM)结果显示,所制备的花生碳量子点(PN-CQDs)的粒径大约在10 nm左右,分布较为均匀;X射线衍射谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示PN-CQDs晶型为无定型碳,表面富含-OH、-COOH、含氮官能团等亲水性基团,具有良好的水溶性。紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱(FL)表明, PN-CQDs在275 nm处有一明显的吸收峰,为CQDs紫外特征吸收峰;该PN-CQDs具有激发波长依赖性,荧光发射峰的位置随激发波长的变化而移动;当激发波长λex为326 nm时,发射波长λem为408 nm处的荧光强度最大, PN-CQDs发出蓝色的荧光。以硫酸奎宁为参照物,利用参比法测得PN-CQDs的荧光量子产率φ为5.0%。基于该PN-CQDs良好的发光特性,以其为探针,构建了"关-开"型荧光体系用于多巴胺(Dopamine,DA)的高灵敏度检测。研究表明,在pH 3.80的HAc-NaAc缓冲介质中, Ce(Ⅳ)存在下, PN-CQDs与Ce(Ⅳ)之间的电子转移反应和Ce(Ⅳ)与该PN-CQDs表面基团结合使PN-CQDs发生的聚集作用共同导致PN-CQDs在λex/λem=326 nm/408 nm处的荧光发生猝灭,荧光信号"关闭";当加入DA后, DA与结合于PN-CQDs表面的强氧化性Ce(Ⅳ)发生反应,从而将Ce(Ⅳ)从PN-CQDs表面移除, PN-CQDs的荧光得以恢复,荧光信号重新"打开"。在优化的实验条件下, DA浓度与PN-CQDs在λex/λem=326/408 nm处的荧光恢复值ΔF呈良好线性关系,线性范围为2.5×10-7~1.0×10-5mol·L^-1,决定系数R2为0.997 6,检出限为9.0×10-8mol·L^-1。探讨了体系的荧光"猝灭-恢复"机理,对PN-CQDs和PN-CQDs-Ce(Ⅳ)体系进行了荧光寿命拟合,其加权平均荧光寿命分别为6.02与5.15 ns, Ce(Ⅳ)对PN-CQDs荧光猝灭类型为动态猝灭;反应中生成的Ce(Ⅲ)于λex/λem=251/350 nm处的荧光对DA的测定无影响。该方法灵敏、简便、快速,应用于实际样品中DA的测定,加标回收率(平均值±SD)在97.5%±1.3%~103%±1.5%之间,结果满意。该研究提供了一种新的DA荧光检测方法,实现了对DA的准确测定。     

血卟啉与左旋多巴相互作用的研究

文章采用荧光光谱法研究了卟啉类化合物血卟啉与左旋多巴之间的相互作用,研究发现： 在模拟人体生理条件下(pH 7.4),随着体系中血卟啉浓度的增大,左旋多巴的荧光强度逐渐猝灭,荧光发射峰发生轻微蓝移,并有等发射点出现,表明卟啉与左旋多巴发生了作用,且形成了新的配合物。根据Stern-Volmer方程,求得了不同温度时两者的结合常数、相关系数及热力学常数,实验结果表明血卟啉HP对左旋多巴荧光猝灭速率常数Kq值均大于2.0×1010 L·mol-1·s-1,证实了血卟啉与左旋多巴的结合反应为静态猝灭反应,且随着温度的升高,结合反应常数有不同程度的减小。在25 ℃时,ΔG＝-26.58 kJ·mol-1;ΔS＝138.7 J·K-1;ΔH=14.71 kJ·mol-1。     

光谱法研究碳量子点与人血清白蛋白的相互作用

近年来,纳米材料对环境和人类健康的潜在风险已经引起了人们的广泛关注。纳米颗粒尺寸小、反应活性高,当其进入机体后很可能与体内的生物大分子相互作用,使其原来的理化性质发生改变,更容易被细胞识别、吞噬,进而对组织、器官等产生危害;作用过程中生物大分子也会受到纳米颗粒的影响,可能导致其生理结构受到损伤,并干扰其特定功能的正常执行;因此研究纳米材料与蛋白质的相互作用对探究其生物安全性具有重要意义。实验通过多种光谱手段研究了碳量子点（CQDs）对人血清白蛋白（HSA）结构与功能性质的影响以及两者的相互作用机制。荧光光谱与紫外-可见吸收光谱结果显示,CQDs通过与HSA结合形成复合物导致蛋白质荧光猝灭;结合常数K_A与结合位点数n的计算结果表明CQDs在HSA上只有一个结合位点,且同步荧光和位点竞争实验发现,这个结合位点接近HSA中ⅡA亚结构域上的色氨酸残基;根据Förster共振能量转移(FRET)理论计算出两者的作用距离r=2.89 nm<8 nm,表明HSA与CQDs之间通过非辐射能量转移导致蛋白质内源性荧光猝灭;根据Van’t Hoff方程计算得到HSA-CQDs体系的热力学参数,由热力学参数计算结果推断相互作用过程中主要有氢键和范德华力参与;根据共振光散射（RLS）、三维荧光光谱和圆二色光谱（CD）结果显示,相互作用会导致HSA的二级、三级结构发生改变,蛋白质中α-螺旋结构含量增加,HSA进一步卷曲折叠,使色氨酸残基所处微环境的疏水性增大;而结构变化还进一步影响着蛋白质的聚集状态和一些生理功能,使得相互作用后HSA的聚集程度和类酯酶活性降低,不利于蛋白质的团聚,自由基清除能力略有提高。该研究可为纳米材料的生物与环境安全评价提供参考依据,也为探究纳米颗粒-蛋白质相互作用提供了一套较为系统的光谱分析方法。     

胶乳微球与抗体蛋白相互作用机理的荧光光谱法分析

利用共价偶联的方法制备了胶乳-抗体蛋白复合物,并采用荧光光谱法对复合物的性质进行了研究,以揭示胶乳微球与抗体蛋白之间的相互作用机理。内源荧光光谱分析结果表明,共价偶联后,抗体蛋白的最大发射峰发生显著蓝移,最大发射峰强度显著降低,抗体蛋白的三级结构发生了一定的变化,胶乳微球与抗体蛋白之间的相互作用对抗体蛋白的内源荧光有显著的猝灭作用,猝灭效果随着偶联体系pH值以及胶乳浓度的增加而增强,猝灭机制为静态猝灭。外源荧光光谱分析结果表明,共价偶联后抗体蛋白的最大发射峰强度显著增强,且随着偶联体系pH值的升高,抗体蛋白的疏水性显著降低,随着胶乳浓度的增加,疏水性逐渐升高。     

新型汞离子CQDs-CuNCs比率荧光探针的构建及在螃蟹中的应用

汞是一种典型的低剂量高毒性物质,广泛存在于环境和水体中,可通过食物链传递并累积,从而对人体造成危害。因此,准确快速的监测食品中汞离子（Hg2+）含量对于保障食品安全具有重要意义。目前,常用的Hg2+检测方法包括液相色谱-原子荧光光谱法（LC-AFS）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）、电化学法和荧光分析法。比率型荧光探针具有双发射荧光特性,其中内置校准功能可降低因探针浓度和各种环境因素产生的检测误差,可以有效的克服单发射荧光探针的不足。本研究提出了基于碳量子点（CQDs）和铜纳米簇（CuNCs）的新型比率型荧光探针用于螃蟹中Hg2+的快速检测。主要研究内容和结果如下：（1）CQDs-CuNCs复合体系的制备。以蔗糖为碳源,聚乙二醇为钝化剂,通过微波介导法合成CQDs;以抗坏血酸为还原剂和稳定剂通过水热法合成CuNCs,后通过自组装制成CQDs-CuNCs复合体系。（2）CQDs-CuNCs复合体系的表征。利用高倍透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱（FL）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对CQDs-CuNCs复合体系表征,结果显示,该研究成功合成了具有双发射特性的CQDs-CuNCs比率型荧光探针。（3）CQDs-CuNCs复合体系的稳定性测试。将CQDs-CuNCs比率型探针与传统的单通道CuNCs探针的稳定性进行对比。结果表明,当探针浓度漂移和测量温度波动时,CQDs-CuNCs比率型探针比单发射的CuNCs抗干扰能力更强,稳定性更高。（4）CQDs-CuNCs复合体系对Hg2+的检测。当Hg2+存在时,复合体系中的CuNCs发生团聚,而CQDs基本不受影响,导致443 nm处的CuNCs荧光猝灭而545 nm处的CQDs荧光强度几乎不变。依据荧光强度的比值（I_{443 nm}/I_{545 nm}）与Hg2+浓度的关系实现定量检测。在对标准Hg2+检测时,CQDs-CuNCs复合体系的I_{443 nm}/I_{545 nm}和单发射CuNCs的猝灭率与Hg2+浓度（0.1～12 μmol·L-1）均呈现良好的线性关系,相关系数分别达到0.994 7和0.991 6,检测限（3σ/S）分别为2.83和3.62 nmol·L-1。在螃蟹样品检测中,CQDs-CuNCs比率型探针和单发射的CuNCs得到回收率分别为102.5%~105.4%和104.2%~112.5%,说明CQDs-CuNCs复合体系比单发射CuNCs对Hg2+具有更高的灵敏性和稳定性。以上结果表明,本研究所构建的CQDs-CuNCs比率型荧光探针能够用于食品中Hg2+的快速、准确检测。     

碳量子点荧光猝灭法测定饮料中日落黄

以柠檬酸为碳源制备碳量子点(CQDs),所得碳量子点被394 nm的光激发后在484 nm处有较强的荧光发射,最大吸收波长为482 nm的日落黄能强烈猝灭碳量子点的荧光。基于该现象,发展了一种以碳量子点为荧光探针测定日落黄的分析方法,并探讨了荧光猝灭机理。在选定的实验条件下,该分析方法的线性检测范围为0.1~100μmol/L,检出限(3σ/k)为0.051μmol/L。     

p-HPcZn与肌红蛋白结合性能的研究

利用荧光光谱和同步荧光光谱技术研究了在模拟人体生理条件下β-四(羧基苯氧基)锌酞菁（p-HPcZn）与肌红蛋白的相互作用。p-HPcZn能够显著地猝灭肌红蛋白的荧光,说明两者之间存在着很强的相互作用。变温荧光光谱实验的结果确证该作用可以导致p-HPcZn分子和肌红蛋白分子之间形成复合物,使得p-HPcZn可以通过静态猝灭有效地猝灭了肌红蛋白的荧光。通过对荧光光谱的数据进行处理得知,p-HPcZn分子和肌红蛋白分子形成复合物的结合常数为2.481×105,结合位点n为0.444。另外,p-HPcZn和肌红蛋白之间发生的相互作用还使肌红蛋白分子的构象发生改变。     

红枣碳量子点“关-开”型荧光探针检测芦丁的研究

以红枣为原料,通过一步水热法合成了具有强烈荧光的碳量子点（CQDs）,通过荧光光谱、紫外-可见光谱、红外光谱、X射线粉末衍射光谱对其发光特性进行了研究,并基于KMnO₄与CQDs形成无辐射复合体,构建了"关-开"型荧光探针用于芦丁的高灵敏度检测。实验发现,在pH=4.00的HAc-NaAc缓冲溶液中,KMnO₄的加入可使CQDs的荧光发生显著猝灭,体系的荧光信号处于"关闭"状态;加入芦丁后,由于KMnO₄更易与还原性药物芦丁发生反应,将KMnO₄从CQDs表面移除下来,使CQDs的荧光得以恢复,体系的荧光信号处于"打开"状态。对反应的机理进行初步探讨,考察了各种反应条件,在优化的实验条件下,CQDs荧光探针荧光恢复值ΔF与芦丁的浓度在2.5×10^-7~1.0×10^-5 mol/L范围内呈良好线性关系,方法检出限为1.5×10^-7 mol/L。该方法应用于样品中芦丁的测定,结果满意。     

O-(硫杂蒽酮-[2]-基)-氧乙酸的合成、表征及与DNA作用的研究

合成了O-(硫杂蒽酮-[2]-基)-氧乙酸,并用元素分析、IR、1H NMR和13C NMR等方法对其结构进行了表征。用光谱学方法研究了该化合物与ct-DNA的相互作用。结果表明,在pH 7.38的模拟体液条件下,该化合物的紫外-可见吸收光谱随ct-DNA浓度的增加,表现出减色效应,使ct-DNA的圆二色谱正负峰的吸收强度有所降低。该化合物的荧光强度被ct-DNA显著猝灭,猝灭常数为1.25×104 L·mol-1,当ct-DNA的浓度在0～12.0 mg·L-1范围内变化时,荧光猝灭值与ct-DNA的浓度呈现良好的线性关系。该化合物对ct-DNA的检出限为1.63 mg·L-1。据此,O-(硫杂蒽酮-[2]-基)-氧乙酸是一种可用于测定ct-DNA浓度的新试剂,与ct-DNA的作用有嵌入和静电吸引两种方式。     

尼古丁与BSA相互作用的光谱研究

用紫外-可见光谱和荧光光谱研究了尼古丁与牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)的相互作用。荧光研究表明,尼古丁浓度的增加引起BSA 345 nm处荧光有规律地猝灭。Stern-Volmer 方程分析pH 5.0,pH 7.4和pH 11.0体系的荧光猝灭机理发现,pH 5.0体系属动态猝灭,而pH 7.4和pH 11.0体系为静态猝灭。Lineweaver-Burk双倒数方程计算pH 7.4和pH 11.0体系在温度为20和37 ℃条件下尼古丁和BSA的结合常数k分别为：k_{20 ℃}=140.15 L·mol-1 ,k_{37 ℃}=131.83 L·mol-1 (pH 7.4)和k_{20 ℃}=141.76 L·mol-1,k_{37 ℃}=27.79 L·mol-1(pH 11.0),表明结合常数在pH 7.4条件下受温度的影响要比pH 11.0条件下小,推测是由于不同pH下尼古丁存在的不同形态所致。紫外-可见光谱研究表明,pH 7.4条件下尼古丁浓度的增加引BSA在210 nm处吸收峰吸收强度减小且红移,说明BSA二级结构发生变化,即螺旋结构变松散;紫外二阶导数光谱和同步荧光光谱(Δλ=λ_em-λ_ex=15 nm和Δλ=λ_<i>em-λ_ex=60 nm)分析尼古丁对BSA芳香性氨基酸(Trp, Tyr和Phe)残基微环境的变化,结果表明高浓度的尼古丁使所有这些芳香性氨基酸残基微环境由疏水环境转变为亲水环境。     

Silica-covered Au nanoresonators for fluorescence modulating of a graphene quantum dot

We synthesize Au@SiO2composite particles with a core-shell structure, and utilize the Au@SiO2nanoparticles to modulate the fluorescence emission of the graphene quantum dot(GQD) through varying the silica shell thickness. The silica shell thickness can be easily controlled by varying the coating time. After silica coating, we investigate the influence of the silica thickness on the fluorescence emission of the GQD and find that the fluorescence property of the GQD can be changed as expected by varying the thickness of the silica shell. We propose an optimized coating time for the silica shell under the interaction of fluorescence quenching and enhancement.     

烟草中CuZnSODⅢ的荧光光谱及pH值和H2O2敏感性

考察了烟草中CuZnSODⅢ在不同pH值和H2O2加入量前后的荧光光谱。用同步荧光技术区分蛋白质分子中酪氨酸和色氨酸残基的荧光,进一步结合荧光猝灭现象和三维荧光特征,探讨发色团微环境及蛋白质分子构象行为,推断得出H2O2对荧光的猝灭属于氧化还原猝灭和双分子碰撞猝灭双重机制,及色氨酸残基对pH值和H2O2更为敏感的结论。     

荧光探针法研究百草枯与DNA的相互作用

以中性红（NR）为分子探针,应用紫外光谱法和荧光光谱法研究了除草剂百草枯（PQ）与小牛胸腺DNA（ctDNA）之间的相互作用。在pH7.3的Tris-HCl（5×10-2mol.L-1）缓冲溶液中,NR分子主要以嵌插方式结合到ctDNA双螺旋结构上,百草枯的加入抑制了NR与ctDNA之间的结合,用Stern-Volmer方程进行数据处理,表明百草枯对ctDNA-NR的荧光猝灭不是单纯的静态或动态猝灭方式,属于混合型的。综合紫外光谱、离子强度等研究证实,在该实验条件下,百草枯与DNA之间存在静电和嵌插两种作用。     

GdNbO_4∶Er~(3+)/Yb~(3+)荧光粉的上转换发光与温度特性

采用传统高温固相法制备了GdNbO_4∶10%Yb~(3+),x%Er~(3+)荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行了分析,结果表明所得的样品为纯相。在980nm光纤激光器激发下,测量了样品的上转换发射光谱,实验发现样品发生了浓度猝灭。利用荧光强度比(FIR)方法研究了GdNbO_4∶Yb~(3+)/Er~(3+)荧光粉的温度传感特性,结果表明灵敏度随温度的升高先增大后减小。建立了Er~(3+)的两个绿色发射能级的温度猝灭物理模型并用其成功解释了样品的绿色上转换发光温度猝灭现象。     

Pb2+对鱼肠DNA光谱特性的影响

利用紫外吸收光谱、荧光光谱、电泳手段研究了不同浓度Pb2+与鱼肠DNA的相互作用. 紫外吸收光谱测试表明 随着Pb2+的加入, DNA产生明显的减色效应, 同时DNA的207 nm峰发生明显蓝移; 荧光发射光谱结果表明, 随着Pb2+的加入, DNA荧光发射强度逐渐降低, Pb2+在DNA上的结合位点数为0.8个, Pb2+引起DNA的荧光猝灭属于静态猝灭, 结合位点的结合常数分别为6.08×104和2.82×104 L·mol-1; 电泳结果表明, 不同浓度的外源Pb2+处理未引起DNA的断裂. 认为外源Pb2+ 对DNA的构象有一定的破坏作用, 但并不引起DNA的断裂.     

Several RYDMR studies on the radical-ion pair formed in the photolysis of TMPD: Photoconductivity, transient-absorption and fluorescence detection methods

Three different RYDMR (reaction-yield detected magnetic resonance) techniques, photoconductivity detected magnetic resonance (PCDMR), transient-absorption detected magnetic resonance (ADMR) and delayed fluorescence detected magnetic resonance (DFDMR), are applied to the investigation of the radical-ion pair formed in the photolysis of TMPD in mixed alcohol solution. Here, PCDMR is a newly developed RYDMR method to study the radical-ion pair. PCDMR and ADMR methods show the acceleration of the quenching reaction from the triplet manifold of the radical-ion pair by microwave radiation under electron spin resonance conditions. These spectra of the radical-ion pair are significantly broadened probably because of the dynamic behavior of the radical-ion pair interacting strongly. The long lifetime of the radical-ion pair is due to the Coulomb interaction and the special role of the mixed solvent containing 2-propanol that stabilizes the radical-ion pair. Furthermore, the simultaneous observation of the PCDMR and the DFDMR shows different spectra. This indicates that the spectrum observed by the DFDMR is due to the weakly interacting RIP formed through the pathway different from those observed by the other two methods.     

山姜素与人血清白蛋白相互作用的荧光光谱法研究

利用荧光光谱法和紫外-可见光谱法研究了山姜素与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。证实了山姜素对HSA的荧光猝灭为动态猝灭过程,并测定了不同温度下的猝灭常数; 根据Fōrster非辐射能量转移理论,计算出山姜素在蛋白质中的结合位置与色氨酸残基间的距离为4.05 nm; 由求得的热力学参数,推断了山姜素与HSA之间主要靠疏水作用力结合;用三维荧光光谱及同步荧光光谱技术探讨了山姜素对HSA构象的影响。     

头孢噻肟钠与牛血清蛋白相互作用的光谱特征

用光谱法研究头孢噻肟钠（CS）和牛血清蛋白（BSA）在模拟生命体生理条件下相互作用的特征.结果表明CS主要以静态猝灭方式使BSA的荧光强度显著降低;利用同步荧光法研究了CS和BSA作用后牛血清蛋白的构象发生了变化;求得不同温度下二者的结合常数和结合位点数,探讨了微量金属离子对实验体系结合常数的影响,并根据热力学参数确定了CS和BSA之间主要依靠静电力结合.根据Froester非辐射能量转移机理,测定了CS与BSA相互结合时的作用距离2.56nm,表明BSA与CS之间发生了非辐射能量转移.     

同步荧光法研究溴氰菊酯与牛血清白蛋白的结合作用

用同步荧光法消除了溴氰菊酯对牛血清白蛋白内源性荧光的干扰,研究了生理条件（pH=7.4）下溴氰菊酯与牛血清白蛋白之间的相互作用。不同温度下的猝灭常数证明溴氰菊酯对牛血清白蛋白的猝灭是静态过程,据此求得25℃下溴氰菊酯与牛血清白蛋白的结合常数为1.97×105L.mol-1,热力学参数ΔH=29.79kJ.mol-1、ΔS=201.32J.K-1.mol-1,两者之间的相互作用力以疏水作用力为主。根据Foerster非辐射能量转移机理,计算了牛血清白蛋白与溴氰菊酯间结合距离r=5.42nm,能量转移效率E=0.104。     

YPO4：Pr^3＋发光的浓度和温度特性

选择激发YPO4：Pr^3 中^Pr^3离子的^3Po级级,测量了系列浓度样品不同温度下的发射光谱及^3Po与^1D2能级的发光衰减曲线,讨论了613．2nm发射光谱线的来源问题,确认是Pr^3 离子的^1D2Г3）→^3H4(Г5）的发射。研究了Pr^3 离子^3P0与^D2能级不同的浓度猝灭关系,并用静态模型对^D2衰减曲线进行了拟合,结果显示^1D2能级发光发生浓度猝来的原因主要是相邻中心的偶极－四极相互作用引起的交叉弛豫。