基于T-Hg2+-T及G四聚体自身熄灭能力的“Turnon”型单标记DNA荧光探针用于碘离子的检测

利用G四聚体可以熄灭荧光的特性以及T-Hg2+-T的特殊结构, 发展了一种简便的"Turn on"型碘离子检测新方法. 设计了一条5'端标有荧光基团的富T序列, 3'端采用能形成G四聚体的富G序列代替传统的熄灭基团. 加入汞离子后, 富T序列形成T-Hg2+-T机构发生折叠, G四聚体靠近荧光基团, 发生光诱导电子转移, 使荧光被熄灭. 若加入碘离子, 碘离子会与汞离子形成较稳定的配合物, 汞离子从DNA上被竞争下来, 探针的荧光得以恢复, 且荧光强度与50～500 nmol/L的碘离子呈良好线性关系, 检出限为30 nmol/L. 本方法选择性好, 10倍于碘离子浓度的其它常见阴离子干扰较小. 检测自来水样中碘离子的回收率为92%～109%, 相对标准偏差RSD<4%(n=4).     

基于T-T碱基错配的荧光传感器特异性检测汞离子

在本文中,我们研制了一种基于T-T碱基错配特异性键合汞离子的荧光传感器用于汞离子的检测。该传感器由两条分别标记了荧光基团（F）和淬灭基团（Q）的DNA探针组成,并且含有两对用于结合汞离子的T-T错配碱基。当汞离子存在时,两条探针之间形成T-Hg2+-T结构,作用力增强,从而拉近了荧光基团与淬灭基团之间的距离,发生能量转移,使荧光信号在一定程度上被淬灭。在优化的条件下,我们使用该传感器对汞离子进行检测,动力学响应范围为50nM到1000nM,线性相关方程为y= 5281.13 - 1650.56 lg[Hg2+] ( R2 = 0.985),检测下限为79nM。此外,我们还考察了该传感器的选择性,当用其它干扰离子（浓度都为1.0µM）代替待测离子进行实验时,没有发生明显的荧光淬灭,说明该传感器具有较高的选择性。该传感器的构建为汞离子的检测提供了一条快速、简便的新途径。     

基于T-Hg(Ⅱ)-T结合力和G-四联体非标记型汞离子传感器的研制

利用T-Hg(Ⅱ)-T特异性结合作用识别汞离子(Hg~(2+)),以G-四联体/卟啉类化合物NMM(N-甲基卟啉二丙酸IX)复合结构(G-四联体/NM M)作为荧光信号分子,开发了一种新型汞离子传感器。该传感器操作简单、经济实用且不需要人工修饰化学基团,而且由于G-四联体/NMM的最大发射波长为615 nm,有效避免了生物自发荧光的干扰。研究表明,在对钾离子浓度、NMM浓度等反应条件进行优化后,该传感器对汞离子的检测具有较高的选择性和灵敏性,检出限低至20 nmol/L,与世界卫生组织(WHO)所规定的饮用水中30 nmol/L汞离子标准相当,具有用于检测饮用水中汞离子的潜在实用价值。     

基于胸腺嘧啶碱基错配的汞离子传感器研究进展

基于汞离子和胸腺嘧啶的质子取代反应,可形成T-Hg(Ⅱ)-T碱基错配结构,该结构可作为新型汞离子传感器的良好识别元件。相较于传统汞离子检测方法在效率与精度上的不足,以T-Hg(Ⅱ)-T碱基错配结构为识别基团的新型汞离子传感器具有一定优势。该文综述了以T-Hg(Ⅱ)-T结构为识别基团,以不同类型报告基团为基础的汞离子传感器的研究进展与趋势,从而为后续汞离子传感器的开发提供参考。     

基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器

基于G-四链体结构和卟啉类化合物N-甲基卟啉二丙酸IX(NMM)结合产生强烈的荧光,利用T-Hg(Ⅱ)-T错配对汞离子(Hg2+)的特异性识别,建立了一种简单、灵敏、高效的Hg2+检测新方法.在富含鸟嘌呤(G)寡核苷酸链中,引入了大量胸腺嘧啶(T).在没有Hg2+存在时,可以自发形成G-四链体结构,与NMM结合产生强烈的荧光;在Hg2+存在时,可与另一条富含T序列的互补链通过T-Hg(Ⅱ)-T特异性结合,形成双链DNA分子,从而导致G-四链体结构不能产生.优化后最佳实验条件为:缓冲溶液的pH=6.7,20 mmol/LKCl,2.5 μmol/L NMM,反应时间为2h.在优化条件下,体系的荧光强度变化值与Hg2+浓度呈现良好的线性关系,线性范围为50～ 1000 nmol/L,检出限为22.8 nmol/L(30).此生物荧光传感器对Hg2+具有良好的选择性.实际水样中Hg2+的加标回收率为106.1％ ～ 107.8％,可以满足实际水样品中Hg2+的检测要求.     

基于纳米石墨和单链脱氧核糖核酸混合物的荧光传感器对溶液中汞离子的检测

利用纳米石墨、单链脱氧核糖核酸开发了一个新型的荧光生物传感器并使用脱氧核糖核酸酶作为信号放大器对溶液中的汞离子进行检测。在最佳实验条件下,这种新型荧光生物传感器对汞离子的检出限达到0.5 nmol/L,比传统未经信号放大的传感器低20倍。得益于汞离子(Hg~(2+))可以结合两个胸腺嘧啶碱基(T)形成强力且稳定的T-Hg~(2+)-T复合结构(T-Hg~(2+)-T)的作用,该传感器对汞离子有着出色的选择性。此新型荧光生物传感器有望成为未来检测其他金属离子和生物分子的新工具。     

罗丹明类钯离子荧光分子探针

将烯丙基结构引入到罗丹明螺环中, 合成了荧光增强型钯离子探针RPd4. RPd4表现出对Pd²⁺的专一选择性和对其它阳离子良好的抗干扰能力. 探针荧光强度随着Pd²⁺的加入逐渐增强, 并且在微摩尔级呈现良好的线性关系, 通过拟合计算得到对Pd²⁺的检出限为0.51 μmol/L. RPd4具有较低的pK_a值(3.81±0.02), 说明该探针可以在近中性pH范围内对Pd²⁺进行选择性识别. 该探针还可以提供比色及荧光两种方式对Pd²⁺进行可视化检测.     

汞离子荧光探针的研究进展

综述了近几年来用于检测汞离子的荧光探针的研究进展,重点介绍了以氟硼二吡咯(BODIPY)、罗丹明、1,8-萘酰亚胺作为荧光团的汞离子荧光探针的结构和设计原理,概述了这些汞离子荧光探针在检测过程中的优点,并展望了这些汞离子荧光探针的研究和发展方向.     

基于缩硫醛脱保护机制的比例计量型Hg~(2+)荧光探针及其斑马鱼活体造影应用

利用汞离子特异性诱导缩硫醛脱保护,引发分子内电荷转移发生改变的机制,设计合成了一种新型的激发型比例计量汞离子荧光探针.该探针在与汞离子结合后其最大激发波长由410 nm红移至485 nm,两个波长下的荧光强比值(F485/F410)由0.06增长至5.02.同时该探针对汞离子表现出了良好的比例计量响应选择性和较快的响应速度,并且检测限低于美国环境保护组织的饮用水标准.共聚焦造影研究发现,该探针可以应用于活细胞及5天龄斑马鱼幼体中的汞离子的检测.利用该性质对Hg2+在斑马鱼体内分布及毒性进行了初步的研究.     

双氰基二苯代乙烯型双光子荧光汞离子探针

分别以双氰基二苯代乙烯(DCS)和双[2-(2-羟乙基硫基)乙基]氨(HSA)为双光子荧光团和汞离子受体,合成了双光子荧光汞离子探针(DHg),并对其结构进行了分析.实验结果表明,DHg在甲苯、乙腈和水中的荧光量子产率(Φ)分别为0.78,0.42和0.20,对汞离子的络合常数通过单、双光子荧光滴定分别拟合为lg K=5.47±0.02和lg K=5.34±0.02.DHg在水溶液中对汞离子具有优良的选择性和高的灵敏性,可用于中性环境中汞离子的检测.DHg的双光子吸收截面(δTPA)在水溶液中高达840 GM,可用于细胞中汞离子的检测与成像.     

汞离子的高灵敏度裸眼识别和荧光传感探针

设计合成了一种以耐尔蓝为母体的Hg2+光学探针分子1-苯甲酰-3-{2-[9-(乙氨基)-10-甲基-9H-苯并[α]苯酚-5-胺基]乙基}硫脲盐酸盐(NBET). 在pH=7.4的Tris-HCl缓冲液中, 探针分子最大吸收波长为640 nm, 此时溶液为淡蓝色; 加入汞离子可以诱导探针分子在640 nm处的吸收降低, 并在556 nm处产生新的吸收峰, 溶液变为浅紫色, 而其它金属离子的加入未引起显著变化, 基于此可对水溶液中的痕量Hg2+进行裸眼识别. 荧光光谱显示, 汞离子可以特异性地猝灭探针分子在660 nm处的荧光发射. 该探针分子的灵敏度、选择性及荧光量子产率高, 激发/发射波长长, 可以实现水溶液中0.005 μmol/L Hg2+的荧光检测.     

荧光素衍生物作为Hg2+比色/荧光双模式检测探针及其荧光成像

合成并表征了一种荧光素衍生物——硫代异氰酸苯酯荧光素(FHBS);采用紫外-可见光谱和荧光光谱,在乙醇/4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(体积比1∶1,pH=7.0)溶液中,研究了FHBS作为检测探针对Hg2+的识别性能.结果表明,该探针对Hg2+具有高选择性和灵敏性,其它阴、阳离子的存在不干扰其对汞离子的测定.另外,Hg2+的加入使探针溶液从无色变为亮黄色,荧光从无色变为亮绿色,因此该探针为Hg2+的比色/荧光双模式探针,并可用于细胞的荧光成像.     

基于氮磷共掺杂碳点的荧光探针检测汞离子

以柠檬酸为碳源、磷酸氢二铵为氮源和磷源,采用微波加热法成功合成了氮磷共掺杂碳点(NPCDs),利用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射能谱(XRD)、傅利叶红外吸收光谱(FT-IR)、紫外吸收光谱和荧光光谱等手段对氮磷共掺杂碳点的结构进行了表征,量子产率为33%。随着汞离子(Hg~(2+))浓度的增加,NPCDs的荧光被逐渐猝灭,基于此构建了检测汞离子的NPCDs荧光探针。探讨了氮磷共掺杂碳点的浓度、溶液pH值和反应时间对NPCDs–Hg~(2+)系荧光强度的影响。在优化的实验条件下,汞离子浓度在0.1μM～30.0μM范围内与NPCDs的相对荧光强度呈良好的线性关系,检出限为9.9 nM。同时初步探讨了Hg~(2+)使NPCDs荧光猝灭的机理。将构建的NPCDs荧光探针应用于环境水样中汞离子的检测,结果满意。     

几种常用荧光探针的化学发光成像研究

利用双(2,4,6)三氯苯基过氧化草酸酯(TCPO)-过氧化氢(H2O2)-咪唑-荧光探针的化学发光体系,研究了荧光探针化学发光成像,对几种常用的荧光探针(丁基罗丹明、罗丹明B、罗丹明6G、荧光素及异硫氰酸荧光素等)进行了定量分析。本方法具有高灵敏度、成像分析高通量等优点,线性范围宽,检出限达10-11mol/L。对四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)标记的单克隆羊抗人IgG的化学发光成像分析,比相同条件下荧光成像的检出限低一个数量级。     

基于Hg2+诱导DNA双链形成的荧光增强法检测Hg2+

基于Hg2+与胸腺嘧啶(T)形成“T-Hg2+-T”结构的原理建立了一种简单、灵敏的荧光增强法检测H92+的方法.两条部分互补的富含T碱基的ssDNA在常温下分别以单链状态存在.当加入Hg2+,由于T-Hg2+-T键的形成,两条ssDNA形成DNA双螺旋结构,溶液中荧光分子溴化乙锭(EB)嵌入DNA双螺旋结构,EB荧光...     

一种检测生物硫醇荧光探针的合成与应用

基于硫醇诱导的迈克尔加成反应阻断探针的光诱导电子转移过程(PET)合成了一种基于氟化硼络合二吡咯甲川(Bodipy)类染料的荧光探针,该探针具有高灵敏度和选择性,可在生理条件下检测硫醇。利用核磁和高分辨质谱对探针结构进行了表征。当向探针溶液加入硫醇(0~1 000μmol/L)时,可在探针溶液的绿色光谱区域引起一个显著的荧光增强响应(增强至150倍)。同时,探针可以检测相对较低浓度的硫醇,对于含有硫醇的氨基酸(半胱氨酸、谷胱甘肽和高半胱氨酸)的检出限分别为4.5×10~(-7),1.2×10~(-7),2.1×10~(-7)mol/L。此外,相对于其他氨基酸,探针对硫醇具有较高的选择性和灵敏度。该方法成功实现了细胞内硫醇的荧光成像,证明该荧光探针在生物体系中具有潜在的应用能力。     

利用对G-四链体环部的构型调节进行传感器的设计

对鸟嘌呤碱基G重复序列之间连接环结构对G-四链体形成的影响进行了研究。发现在连接环较长,DNA链不易形成G-四链体的情况下,可以通过将环序列设计成双链结构的方式促进G-四链体的重新形成。这就为传感器的设计提供了一个新途径,即可以利用目标分子对环部双链的调节作用控制G-四链体DNA酶的活性。为证明这一点,在双链区域引入T-T碱基错配,破坏双链结构使DNA链不能形成G-四链体。Hg2+对T-T错配的稳定作用可以促进双链结构的形成,DNA链重新折叠成G-四链体,得到的G-四链体与氯化血红素(Hemin)结合后形成具有过氧化物酶活性的G-四链体DNA酶,据此构建了Hg2+传感器。利用此传感器可在10~700 nmol/L范围内实现Hg2+的定量检测,检出限为8.7 nmol/L。在此基础上,利用半胱氨酸可以将Hg2+从T-Hg2+-T碱基对上竞争下来的能力,设计了一种半胱氨酸的检测方法。此方法可以在20~600 nmol/L范围内实现半胱氨酸的定量检测,检出限为14 nmol/L。     

离子液体[bmim][PF6]与[moemim][PF6]结构微不均匀性以及微粘度的光谱探测

室温离子液体由于其极低的蒸汽压、比较好的热稳定性和化学稳定性、良好的分子结构与性能的可设计性等优点,作为一种新型的环境友好溶剂在很多领域有着广泛的应用.对于离子液体的微观结构和微观性能的研究是设计新型离子液体以及扩展离子液体应用的关键.本文通过荧光探针分子香豆素153(C153)的转动动力学和对微观环境敏感的荧光探针分子1, 3-二(1-芘基)丙烷(BPP)的稳态荧光光谱,探测和表征了烷基取代的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF₆])和与其具有相似结构的醚键官能化的离子液体1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([moemim][PF₆])的微观结构和微粘度. C153探针分子在离子液体[bmim][PF₆]中的转动过程具有快、慢两个组分表明离子液体[bmim][PF₆]内部存在松散和紧密的两种结构微区;而C153探针分子在离子液体[moemim][PF₆]中的转动动力学只存在一种过程,说明醚键的引入使得[moemim][PF₆]内部趋于一种类型的微环境.通过C153探针分子的转动时间研究发现,醚键官能化的离子液体[moemim][PF₆]的微粘度小于烷基链取代的离子液体[bmim][PF₆],同时通过BPP探针分子的二聚体激基复合物(excimer)与单体(monomer)荧光发射强度的比值(I_E/I_M)研究也证明这一结果.醚键的引入使得离子液体[moemim][PF₆]相对于离子液体[bmim][PF₆],侧链的极性更大、柔顺性更好,同时醚键有可能作为氢键的受体与阳离子形成氢键从而削弱离子液体中阴、阳离子间的相互作用,使得离子液体[moemim][PF₆]的微观环境比离子液体[bmim][PF₆]更为均一,同时具有更小的微粘度.     

基于罗丹明染料的金属阳离子荧光探针

罗丹明是以氧杂蒽为母体的碱性呫吨染料,具有优良的光学性质,如延伸到可见光区的吸收及荧光、高的荧光量子产率及大的摩尔吸光系数等,使其成为制备荧光探针的理想生色团。本文综述了近年来用于检测金属阳离子的罗丹明类荧光探针的研究进展,特别是对基于螺酰胺环“关-开”机理、荧光共振能量转移(FRET)机理和光诱导电子转移(PET)机理的罗丹明类铜离子、汞离子、铁离子荧光探针进行了系统的阐述,包括结构特征、检测水平和应用范围。最后提出了这类荧光探针面临的问题与发展趋势。     

红移型Cu(II)离子比率荧光探针的光物理性质

应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TDDFT)方法研究了N-丁基-4,5-二[2-(苯胺基)乙胺基]-l,8萘酰亚胺红移型铜离子比率荧光探针的光物理性质. 通过探针分子与金属离子结合前后的几何构型优化, 结合自然键轨道分析, 揭示了探针分子对铜离子的识别作用. 通过激发态计算阐明了光诱导分子内电荷转移(ICT)机理. 研究结果表明, 由于Cu(II)离子络合导致萘胺脱氢, 带负电荷的胺基N原子与萘环形成C＝N双键,延长了共轭体系; N的非键电子向Cu(II)离子的空d轨道转移一个电子, 抑制了Cu(II)离子的顺磁效应所导致的荧光淬灭, 受光激发后, 共轭N与萘环之间发生n→π^*电子转移导致ICT效应和荧光红移.