一种连续识别Cu2+和草甘膦荧光探针的合成及应用研究

以7-(4-甲氧基苯基)乙炔基香豆素为荧光基团,设计并合成了一种香豆素酰腙类荧光探针L.在探针L的二甲基亚砜(DMSO)/H₂O[V∶V=7∶3,4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES) 10 mmol/L,pH=7.4]溶液中加入Cu²⁺,可以通过肉眼观察到颜色由黄色变为浅棕色和明显的荧光猝灭效应.该探针不受其他金属离子和阴离子的干扰,检测限为5.6×10^-8mol/L.同时,L-Cu²⁺体系通过配体置换的方式实现了对草甘膦的特异性检测,具有良好的选择性和抗干扰性、较高的灵敏度、较宽的pH适用范围(5～9)和较低的检测限(11.3 ng/mL).此外,L-Cu²⁺体系可应用于实际水样中草甘膦的检测,在环境监测等领域具有良好的应用前景.     

荧光氮化碳点的合成以及用于铜离子检测

荧光探针可对重金属离子进行灵敏、快速、可视化检测。氮化碳点(CNDs)不含金属,并具有水溶性、低毒性、易于制备和高荧光量子产率等特点,在重金属离子检测中具有潜在的应用价值。本研究利用乙二胺和四氯化碳制备了CNDs荧光探针,Cu²⁺可以猝灭探针的荧光,基于此建立了Cu²⁺的荧光检测方法。在Cu²⁺浓度为2.0～10.0μmol/L范围内具有良好的线性响应,检出限(S/N=3)低至0.058μmol/L。将此探针用于检测自来水、湖水和废水中Cu²⁺的含量,回收率在91.5%～105.3%之间,表明本方法具有良好的实用性。进一步基于CNDs制备了荧光检测试纸用于检测Cu²⁺,裸眼可检测的最低浓度为0.5μmol/L,为现场实时检测Cu²⁺提供了一种可选方案。     

基于铜离子介导的金银双金属纳米簇荧光探针检测草甘膦

基于铜离子(Cu²⁺)与巯基十一烷酸保护的金银双金属纳米簇(AuAgNCs@11-MUA)表面羧基以及草甘膦之间的竞争结合作用,构建了一种简单、灵敏的“turn-on”荧光方法用于草甘膦的定量检测。Cu²⁺可与AuAgNCs@11-MUA表面的羧基结合,导致其荧光猝灭;而Cu²⁺与草甘膦之间具有更强的配位能力,二者预先混合时,可阻断Cu²⁺与AuAgNCs@11-MUA之间的相互作用,体系的荧光处于“turn-on”状态,由此可实现对草甘膦的定量分析。在最优实验条件下,即体系pH=7.0、Cu²⁺和草甘膦孵育2 min,检测草甘膦的线性范围为0.025～1.0μg/mL,检出限(S/N=3)为8 ng/mL。以Cu²⁺和草甘膦为输入信号,构建了蕴涵分子逻辑门。本方法具有选择性好、响应速度快和灵敏度高等优点,可用于实际水样中草甘膦的检测。     

基于菲并咪唑的ON⁃OFF⁃ON双比色荧光探针及细胞成像

设计合成了对称型菲并咪唑荧光探针PIP-ph-PIP, 并对其结构进行了表征和确认. 随着探针溶液中水体积分数的增加, 探针的聚集程度逐渐增加, 荧光强度先增强后猝灭. 荧光光谱测试结果表明, 在水相体系中探针PIP-ph-PIP能以ON-OFF-ON的方式分别对Ag⁺和SCN^-, Cu²⁺和PO³₄ ^-进行连续识别, 且连续识别效果可通过裸眼比色观察, 其中对Ag⁺识别具有超低检出限(6.1 nmol/L). 结果表明, 探针PIP-ph-PIP可应用于活体HeLa细胞中Ag⁺和Cu²⁺的定性分析及实际水样中Ag⁺和Cu²⁺的定量检测.     

以9-蒽醛为荧光基团的吡唑啉衍生物荧光探针对Fe3+和Cu2+的检测

以9-蒽醛为荧光基团,吗啉环和吡唑环为识别基团,合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-(10-(吗啉甲基)蒽-2-基)吡唑啉(PMAP),利用1H NMR、13C NMR和单晶衍射表征其结构,通过荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针PMAP对Fe³⁺、Cu²⁺具有良好的识别效果,荧光量子产率分别从0.14降到0.05和0.04,溶液颜色从淡黄色变为蓝色。PMAP与Fe³⁺/Cu²⁺以1∶1的化学计量比形成配合物,检测限约为1μmol·L^-1。同时,干扰实验表明PMAP具有良好的抗干扰性能。在实际样品中的应用表明,PMAP传感器能有效地检测实际水样中的Cu²⁺和Fe³⁺。另外,根据Fe³⁺、Cu²⁺和H+不同组合时PMAP的量子产率构建了分子水平上的三输入NOR逻辑门电路。     

咔唑-二氨基马来腈类荧光探针的合成及对Cu2+和ClO-的检测

利用咔唑醛与二氨基马来腈合成了一种对Cu²⁺和ClO^-的响应的荧光探针分子CMN。探针分子与Cu²⁺作用后,紫外吸收光谱在394 nm处的吸光度迅速下降,颜色由黄色褪至无色;荧光光谱在452 nm处的发射峰迅速增强,出现明显的蓝色荧光。探针与ClO^-作用后,溶液发生褪色,并在375 nm和394 nm出现强荧光发射,发出淡蓝色荧光。CMN通过配位过程实现了对Cu²⁺的检测,其检测限为47μmol/L;CMN在ClO^-催化下亚胺键水解得到咔唑醛,实现了对ClO^-的检测,检测限3.06μmol/L。CMN可作为荧光检测试纸快速检测环境中的Cu²⁺和ClO^-。     

一类“关-开”型Cu(Ⅱ)离子HNO荧光探针的设计、合成与表征（英文）

作为NO的单电子质子化还原产物，亚硝酰氢(HNO)具有的生物和药理作用特征与NO迥然不同。因此，实时检测生物体内HNO的浓度具有十分重要的生物医学意义。一类基于Cu (Ⅱ)离子荧光探针被广泛应用于HNO检测。为探讨不同荧光基团对HNO检测效率的影响，利用9-AC、BODIPY和香豆素作为荧光基团，我们设计并合成了三种“关-开”型Cu(Ⅱ)离子HNO探针Cu^Ⅱ[AD1]、Cu^Ⅱ[BD1]、Cu^Ⅱ[CD1]。通过研究表明，在生理条件下，Cu^Ⅱ[AD1]、Cu^Ⅱ[BD1]、Cu^Ⅱ[CD1]在5 min内对HNO响应，荧光增强倍数分别为7.13、14.48和329.04。上述探针检测限较低，分别为24.49、 10.79和0.15μmol/L。此外，这些探针对HNO的检测选择性优于其他活性氧和活性氮。因此，这些探针有望为研究亚细胞、细胞、器官乃及活体中HNO的生理病理功能提供重要的实验依据。     

基于小分子的铜离子与汞离子双识别荧光探针

铜离子在不同细胞生理过程中作为催化辅助因子起着很重要的作用,但是体内铜离子浓度出现异常也会导致疾病甚至死亡。与铜离子相比,汞离子是各种重金属污染物中最普遍、最危险的一种。因此,对它们高灵敏度、高选择性检测具有非常重要的意义。荧光探针法由于具有灵敏度高、快速便捷、可视化和原位无损检测等优点而成为Cu²⁺与Hg²⁺离子重要的检测手段之一。本文总结了近几年基于小分子Cu²⁺和Hg²⁺离子双识别荧光探针的设计合成、性能及其在分析方面的研究与最新进展,并展望了此类荧光探针未来的研究与发展方向。     

同时识别Cu2+,Zn2+和Ca2+的化学传感器合成及Ca2+活体荧光成像

合成并表征了一个能同时对Cu²⁺,Zn²⁺和Ca²⁺进行识别的化学传感器L,研究了L对常见的金属离子和阴离子的吸收光谱和荧光光谱。结果发现：L可通过紫外-可见吸收光谱分别在414和328 nm处对Cu²⁺,Zn²⁺进行特异识别,L可通过在511 nm处的荧光增强对Ca²⁺进行特异识别,且其识别具有快速、可选择及可逆的特点。将L应用于药品和水体样品中Cu²⁺,Zn²⁺和Ca²⁺的检测,结果满意。L还可用荧光成像对细胞和活体中Ca²⁺进行检测。     

基于碳点的荧光纳米开关灵敏检测Cu(Ⅱ)离子和焦磷酸盐

利用羟基与氨基在高温条件下反应,不断聚合生成碳点（CDs）,该碳点可发射不依赖激发波长的明亮的红色荧光.将CDs作为目标敏感荧光团时,发现Cu²⁺可特异性猝灭碳点的荧光,而焦磷酸盐（PPi）可在一定程度上恢复上述体系的荧光.其中,Cu²⁺对CDs的荧光猝灭是由于Cu²⁺与CDs发生络合反应,从而发生静态猝灭过程;而加入PPi之后,由于它与CDs的结合能力更强,因此Cu²⁺离开CDs的表面,体系的荧光得以恢复.在此基础上构建了一种高选择性、高灵敏度的off-on荧光纳米开关传感体系,分别用于Cu²⁺和PPi的定量检测,检出限分别达2.14 μmol/L和1.85 μmol/L.该传感体系可应用于实际样品检测,拓宽了荧光CDs的传感应用,为其在生物体内目标分子的检测提供了可能性.     

喹啉酮-香豆素类Hg2+比色荧光探针的合成及应用

设计合成了新型喹啉酮-香豆素类比色荧光探针7-二乙氨基-3-[3-(7-二乙氨基)香豆素基-3-氧代丙烯基]喹啉-2-酮(QCO), 用于检测水溶液中的Hg²⁺. 探针QCO对Hg²⁺表现出高选择性和强抗干扰性. 此外, Hg²⁺引起探针QCO溶液的颜色变化明显, 可裸眼识别. 比色法中, 吸收值比(A₅₀₀/A₃₈₀)与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系, 其检出限为2.62×10^-8 mol/L. 荧光法中, 探针QCO对Hg²⁺的检出限为5.42×10^-8 mol/L. 经等摩尔变化( Job’s Plot)法、 质谱及红外光谱验证, 探针QCO与Hg²⁺形成络合比为1∶1(摩尔比)的络合物. 硅胶板实验和加标回收率实验结果表明, 探针QCO可用于检测实际水样中的Hg²⁺.     

高特异性的La3+靶向多肽探针及其在细胞和斑马鱼成像中的应用

研究报道了一种新型多肽探针(TPE-Glu-Glu-Pro-Gly-Glu-Glu-NH₂),该多肽探针单独存在时没有荧光，稀土元素镧离子(La³⁺)加入后，与多肽探针特异性结合，限制了四苯乙烯(TPE)分子内的旋转，导致溶液产生强的荧光信号。该探针具有特异性，16种常见金属的存在也几乎不影响其对La³⁺的靶向检测。我们研究发现，谷氨酸在多肽探针结合La³⁺的过程中发挥重要作用，减少谷氨酸个数会影响其特异性识别。滴定和Job工作曲线结果表明，该多肽探针与La³⁺结合比为1∶2,结合常数为1.29×10¹⁰(L/mol)²。计算机模拟结果表明，La³⁺与多肽探针酰胺键的氧和谷氨酸羧基中羟基的氧结合。该探针可以高灵敏检测水溶液和唾液中的La³⁺,检测限分别为0.12μmol/L和0.32μmol/L。该高灵敏、高特异性多肽探针具有良好的生物相容性，可以用于细胞和斑马鱼中La³⁺     

蛋白胨碳量子点“关-开”型荧光探针检测食品中草酸

采用水热法,使用碳源蛋白胨制得荧光碳量子点（CQDs）。使用透射电镜、X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱对其进行了表征。该CQDs溶液的荧光能够被Cu²⁺猝灭,草酸能够使CQDs的荧光恢复。据此建立了碳量子点“关-开”型荧光探针测定草酸的新方法。荧光恢复程度与草酸浓度在8～65μg/mL范围内呈线性关系,检出限为1.8μg/mL。通过紫外光谱、荧光光谱和荧光寿命探究了CQDs对草酸的荧光响应机理。Cu²⁺能够对CQDs的荧光产生动态猝灭,C₂O₄^2-与Cu²⁺结合,减少了溶液中游离的Cu²⁺,导致CQDs的荧光恢复。该方法可用于实际样品西红柿和圣女果中草酸的分析检测。     

N-乙基咔唑-3-甲醛席夫碱荧光探针的合成及其检测Cu2+性质

以咔唑为原料,经过两步反应制备得到N-乙基咔唑-3-甲醛,其结构经X射线单晶衍射测定属于单斜晶系,空间群为P2₁/n。再以N-乙基咔唑-3-甲醛与1,3-二氨-2-丙醇为原料,设计、合成了一种新型双席夫碱荧光探针分子CMP。借助荧光光谱在体积比为6∶4的DMSO/H₂O缓冲溶液(Tris-HCl,p H=7.0)中研究了探针CMP对Cu²⁺的选择性识别。研究结果表明,探针CMP与Cu²⁺以1∶2的比例配位,结合常数为1.52×10⁵L·mol^-1,检出限为0.205μmol·L^-1。回收实验表明,探针分子CMP可应用于环境水样中Cu²⁺的检测。     

铜(Ⅱ)与明胶络合反应的酸效应研究

本文利用分光光度法,测定了pH值为80～130时,Cu²⁺与明胶的络合比.结果发现,随溶液pH值的增大,其络合比增加.这是因为在该pH值范围内,明胶发生去质子化作用而带负电,提供了更多的NH₂—和COO^-.通过络合物的荧光光谱表明,由于Cu²⁺与明胶分子的强烈络合作用,使得Cu²⁺成为明胶有效的荧光猝灭剂.     

一种基于多羧基荧光共轭聚电解质的氨基酸检测新方法

基于多羧基荧光共轭聚电解质PPE-(COOK)₄, 发展了一种检测半胱氨酸(Cys)和组氨酸(His)的简便方法. 该方法以PPE-(COOK)₄与Cu²⁺所构成的猝灭体系为基础, 当体系中存在半胱氨酸或组氨酸时, PPE-(COOK)₄/Cu²⁺体系的荧光恢复, 从而实现对上述氨基酸的测定. 由于PPE-(COOK)₄具有类似四乙酸乙二胺(EDTA)的螯状侧链结构, 使其在磷酸盐缓冲液(PBS, 10 mmol/L, pH=7.4)中对Cu²⁺具有超高的灵敏度和选择性, 因此可以借助各种金属掩蔽离子来提高氨基酸检测的特异性. 实验结果表明, 在PPE-(COOK)₄/Cu²⁺体系中引入Ni²⁺或Hg²⁺后, 可分别实现对半胱氨酸和组氨酸的特异性检测, 线性范围分别为1~5和0.5~2.5 μmol/L, 检出限分别为0.15和0.04 μmol/L.     

基于谷胱甘肽修饰的金纳米簇选择性检测铜离子

建立了一种基于谷胱甘肽(GSH)包裹的金纳米簇(AuNCs)高选择性检测水中和血清中铜离子(Cu²⁺)的方法。Cu²⁺与AuNCs配体上的氨基(NH₂)和羧基(COOH)发生配位作用,阻断配体-金属间或配体-金属-金属间的电荷转移,导致AuNCs的荧光猝灭; EDTA与Cu²⁺具有更强的配位作用,可将Cu²⁺从AuNCs表面移除,使AuNCs荧光恢复。本研究中, AuNCs发射红色荧光,避免了复杂生物基质背景荧光的干扰,在pH=5.5的条件下,可快速、灵敏、高选择性地检测Cu²⁺,检出限为23 nmol/L。血清和水样中Cu²⁺的加标回收率为96.2%～100.1%。本方法在药物分析、环境监测、临床诊断等方面具有广阔的应用前景。     

铜离子掺杂双金属纳米球免疫传感器检测前列腺特异性抗原

以比表面积大、结合位点多的金铂纳米球杂化二氧化锡石墨烯(GS-SnO₂@Au-Pt)修饰玻碳电极,作为传感平台固定捕获抗体(Ab₁),铜离子掺杂金银纳米球(Au-Ag@Cu²⁺)与检测抗体(Ab₂)结合作为免疫探针,构建夹心型电化学免疫传感器,并用于检测前列腺特异性抗原(PSA)。基于Cu²⁺和Cu⁺之间的电子转移,以及金银双金属协同效应增强检测信号,通过方波伏安法(SWV)检测,在0.25 V处获得尖锐信号峰。结果表明,该免疫传感器具有较宽的线性范围(1 fg/mL～10 ng/mL)和较低的检出限(0.34 fg/mL),在PSA临床检测中有潜在应用前景。     

一种香豆素类荧光探针的合成及其性能研究

本文设计合成了一种基于香豆素的荧光探针L,通过氢谱、质谱对其结构进行表征。该探针在DMSO/H₂O(体积比9∶1)体系中对Co²⁺和Ni²⁺具有较好的选择性和灵敏度。Co²⁺和Ni²⁺的加入使得探针L的荧光发射发生猝灭,其他金属离子未对探针的荧光产生明显的影响。探针L与Co²⁺和Ni²⁺的配位比均为1∶2,其对Co²⁺和Ni²⁺的检出限分别为1.002×10^-7和9.78×10^-6 mol/L,结合常数分别是1.06×10⁶和9.84×10⁵ L·mol^-1。     

香豆素衍生物荧光传感器对Zn2+的识别及细胞成像

制备了基于香豆素衍生物的荧光传感器CANQ,其可选择性地识别Zn²⁺离子。通过NMR、MS、荧光光谱等技术研究了传感器的结构及荧光性能。传感器CANQ对Zn²⁺离子具有显著的荧光增强响应,且响应速度快、选择性高、生物相容性好,可用于MCF?7细胞中Zn²⁺离子的成像。