基于荧光共轭聚合物的金属离子检测

以聚乙炔、聚芴、聚噻吩、聚苯撑为代表的荧光共轭聚合物,由于具有独特的光学性能、自组装性能和结构与性能的可调控性,可作为优异的光学传感材料。利用其具有较高摩尔消光系数和荧光量子产率的特点,可设计具有较高灵敏度和选择性的传感器,这已成为生物传感领域的研究热点。以荧光共轭聚合物为基础的金属离子检测,最初是以非水溶性的共轭聚合物为主,通过金属离子与聚合物链上特定基团(如吡啶、冠醚)的结合引起的聚合物荧光性质的变化可实现对某些离子的检测。在共轭聚合物主链上引入亲水性侧链,可大大增强共轭聚合物的水溶性,为金属离子的生物传感检测提供了新的思路,例如可引入能与金属离子结合的生物分子(如DNA、糖基等)来设计传感策略,进一步提高检测的特异性和灵敏度。本文综述了近年来以非水溶性和水溶性荧光共轭聚合物为传感材料,对具有重要生物学意义的重金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺)、过渡金属离子(Cu²⁺、Eu³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ag⁺)和碱金属离子(K⁺、Na⁺、Li⁺)进行高灵敏度检测方面的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

一种罗丹明6G类“Off-On”型Fe3+比色荧光探针

设计合成了一种基于罗丹明6G的新型比色荧光探针(RG),并通过核磁共振氢谱、碳谱和质谱进行了表征。该探针在pH=6的Tris-HCl缓冲溶液中可与Fe³⁺作用,溶液由无色变为粉红色,在530nm处产生强吸收,同时在557nm处发射强荧光。通过金属离子选择性实验,发现探针RG对Fe³⁺有高选择性;此外,探针溶液530nm的吸光度和557nm的荧光强度与Fe³⁺浓度呈良好的线性关系,检出限分别为1.26和3.87μmol/L。Job’s曲线分析表明探针分子与Fe³⁺的反应摩尔比为1∶1。此外,以乙二胺四乙酸为络合剂实现了探针分子的重复使用。该探针可用于实际水样中Fe³⁺的精准检测。     

酸性溶液中Fe2+ /Fe3+相互转换对电极还原行为的影响

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了含有Cl^-、SO₄^2-的酸性溶液中Fe²⁺/Fe³⁺相互转换对电极反应和Fe³⁺还原过程的影响. 结果表明: [Fe]_T=1 mol·L-1条件下,溶液中Fe³⁺/Fe²⁺的还原析出过程经过两个阶段：(1) E=0.35 V左右Fe³⁺还原成Fe²⁺过程; (2) E=-0.3 V之后H+的还原同时Fe²⁺离子与OH^-相结合生产Fe(OH)₂; Fe³⁺/Fe²⁺的相互转化主要影响Fe³⁺的第一还原阶段的还原峰电流和峰电位. |ipa/ipc|值随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而增大,且扫描速度慢时影响大,扫描速度快时影响小; 0.50 mol·L^-1 Fe²⁺+0.50 mol·L^-1 Fe³⁺时,随扫描速率的变化|ipa/ipc|值变化最小(|i_pa/i_pc|≈1.20). 同时,c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )也影响平衡电位,平衡电位随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而正移,电位从E₁=0.501 V升至E₅=0.565 V.     

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。     

基于蒽酰亚胺基团的新型Fe3+和Hg2+化学敏感器

含蒽酰亚胺基团的化合物N-(2-(6-氨基吡啶))-9-蒽酰亚胺(L¹)对Fe³⁺表现出灵敏的荧光增强响应.L¹的衍生物N,N-’(2,6-吡啶基)-二(9-蒽酰亚胺)(L²)对Hg²⁺在紫外-可见吸收光谱和荧光光谱上显示了良好的识别性.即使在其它金属阳离子存在下,L¹和L²分别对于Fe³⁺和Hg²⁺仍然表现出较好的选择性.     

聚甲基丙烯酸单层保护金纳米粒子选择性检测Pb2+

以聚甲基丙烯酸单层保护的金纳米粒子(GNPs)作为传感器, 实现了水溶液中Pb²⁺的选择性循环检测.先采用柠檬酸钠还原法获得尺寸均匀的GNPs, 再通过具有硫醇端基的聚甲基丙烯酸与金的强耦合作用, 获得了聚甲基丙烯酸单层保护的金纳米粒子(PMAA-@-GNPs).动态光散射、紫外-可见吸收光谱及透射电子显微镜表征证实了其单层结构.在Pb²⁺的诱导下, PMAA-@-GNPs溶液颜色从酒红色变为紫色并可肉眼识别.透射电子显微镜结果证实, 这种变化是由于Pb²⁺交联羧基使聚合物发生收缩, 并诱导GNPs的聚集所致.对比Pb²⁺与Hg²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Na⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, Cd²⁺, K⁺和Fe²⁺溶液颜色的变化, 证实此体系具有一定的选择性.用EDTA可夺取交联的Pb²⁺, 使PMAA-@-GNPs 的吸收峰恢复并可用于循环检测Pb²⁺.     

溶剂热插层法制备荧光石墨相氮化碳量子点及其在Fe3+检测中的应用

利用溶剂热法, 基于氢氧化钾的插层作用制备了荧光氮化碳量子点(g-C₃N₄ QDs). 所获得的氮化碳量子点具有良好的水溶性和荧光稳定性. 透射电子显微镜(TEM)照片显示, 氮化碳量子点的粒径约为2.3 nm; X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)结果表明, 氮化碳量子点表面存在大量的亲水基团; 荧光发射光谱(PL)结果表明, 氮化碳量子点具有激发波长依赖性. 基于三价铁离子(Fe³⁺)对荧光氮化碳量子点荧光的猝灭现象, 构建了一种用于检测Fe³⁺的荧光传感器, 在Fe³⁺浓度为5~100 μmol/L范围内, 检测体系表现出良好的线性关系, 检出限约为0.5 μmol/L, 实现了对Fe³⁺的高效、 灵敏、 选择性检测.     

沸石咪唑酯骨架材料/石墨相氮化碳量子点/乙酰胆碱酯酶复合物定量检测小鼠脑组织中的乙酰胆碱

以二水合乙酸锌、2-甲基咪唑、石墨相氮化碳量子点(g-CNQDs,7mg)和乙酰胆碱酯酶(AchE)为起始原料，采用一锅法制备了沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)包载g-CNQDs和AchE的酸度敏感型复合物ZIFs@g-CNQDs@AchE，并和患阿尔茨海默病(AD)小鼠的脑组织样品在pH 7.4磷酸盐缓冲溶液中室温反应2.5h，在380nm激发波长下测量体系在475nm处的荧光强度，用于测定乙酰胆碱(Ach)的含量。结果显示，合成的复合物呈十二面体结构，平均粒径约300nm，加入Ach后，Ach渗透进入复合物，被AchE催化生成乙酸，体系酸度增加，复合物结构瓦解，g-CNQDs释放，475nm处出现明显的荧光发射峰。Ach的浓度在5.5～82.5mmol·L^-1内和对应的体系荧光强度呈线性关系，检出限(3S/N)为1.83mmol·L^-1；常见的干扰物质(葡萄糖、多巴胺)以及干扰离子(Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺)...     

含磷酰杂菲侧基的苯乙烯衍生物聚集诱导发光特性及其在过渡金属离子检测中的应用

以2-(6-氧化-6-氢-二苯基(c,e)<1,2>氧杂磷酰基)-1,4-二羟基苯(ODOPB) 为中心结构单元, 通过两步酯化反应, 在两侧分别引入4-戊氧基苯甲酰基和4-乙烯基苯甲酰基, 得到苯乙烯衍生物(MED).由于磷酰杂菲基团的大π共轭结构和极性共同作用, 使得形成聚集体后分子内转动受到限制, 降低了非辐射去活效率, 使 MED在达到一定聚集程度时, 荧光强度成倍增加, 呈现出聚集诱导发光增强(AIEE) 特性. 同时, Pt²⁺, Ru³⁺, Fe³⁺的加入对MED有显著的猝灭效果; 而Fe²⁺只是在形成聚集体过程中才有猝灭效果.     

喹啉取代的氟硼二吡咯染料类三价铁离子荧光探针的合成与性能

设计合成了喹啉取代的氟硼二吡咯荧光探针(BHQ),并用核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)等技术手段对合成的化合物进行了表征。 结果表明,在水溶液中,探针BHQ在Fe³⁺存在下具有良好的荧光增强识别效果,对 Fe³⁺ 具有响应快、较好的灵敏度和选择性特点,而其它金属离子的存在不干扰 Fe³⁺ 的检测。 探针BHQ与Fe³⁺以摩尔比1:1的方式进行配位。 该探针在Fe³⁺的检测方面具有潜在的应用价值。     

Exchange constants of Al(III) and Fe(III) on Dowex 50W-X8

The exchange constants tor Al³⁺ and Fe³⁺ ions on the cation-exchange resin Dowex 50W-X8 (H⁺-form) are reported. A batch method of equilibrium at room temperature was used to determine these constants, which are Al³⁺ + 3HR AIR₃ + 3H⁺, K = 1·66 Fe³⁺ + 3HR FeR₃ + 3H⁺, K = 2·19 R denoting the resin.     

A Novel Coumarin-based Fluorescence Chemosensor for Fe^3＋

A novel coumarin derivative[7-diethylamino-2-oxo-2H-chromene-3-carboxylic acid（6-amino-pyridin2-yl）-amide,CFe1] has been synthesized and its potential application as a chemosensor for the detection of metal ions has been further investigated.The responses of CFe1 to Fe^3＋ were studied by fluorescence emission spectrometry in the presence of other metal ions such as Al^3＋,Ba^2＋,Ca^2＋,Co^3＋,Cr^3＋,Cu^2＋,Fe^2＋,Hg^2＋,Mg^2＋,Mn^2＋,Na^＋,Ni^＋,Pb^2＋,Zn^2＋,K^＋,and Ag^＋.CFe1 showed a good selectivity for Fe^3＋ with fast response,a wide pH span of 3.3-9.18,and a large Stocks shift.CFe1 in the presence of Fe^3＋ and ethylene diamine tetraacetic acid（EDTA） makes the blue solution fade to colorless,which is due to the formation of CFe1-Fe^3＋ complex instead of any catalytic action of Fe^3＋.Furthermore,the imaging of Fe^3＋ in cultured single mice microglia cells was realized with the aid of CFe1,indicating that CFe1 has a great potential to be used as promising models for the future design of novel and robust chemosensor for metal ion detection in the field of biomedical and environmental analyses.     

基于天冬氨酸的固定化金属离子亲和色谱材料用于磷酸化肽选择性富集

采用点击化学的方法将自然界中的天冬氨酸(aspartic acid)键合到硅球上(命名为Click Asp),并将Fe3+配位到Click Asp上,合成固定金属离子亲和色谱(IMAC)材料(Fe3+-Click Asp);采用红外光谱、X射线电子能谱和扫描电镜等表征证明Fe3+-Click Asp成功合成。将此IMAC材料用于蛋白质酶解液和牛奶中的磷酸化肽的富集,实现了磷酸化肽的高选择性富集。本研究为磷酸化蛋白质组学提供了新材料和新方法。     

一种含磷三足体衍生物及其铕配合物的合成及性能表征

设计合成了一种新型含磷的水溶性三足体衍生物[L:N-二(吡啶-二氨基乙酰基)甲基磷酸]及其Eu(Ⅲ)的配合物,用红外吸收光谱、元素分析、差热-热重和紫外光谱法等技术手段对该配合物进行了表征,用荧光光谱法研究了室温下该配合物和牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。 结果表明,配体与苦味酸铕形成1:1型配合物Eu(pic)₃L;配合物与BSA之间有很强的结合作用;配合物对BSA内源荧光的猝灭方式为静态猝灭;配合物与BSA的作用力为分子间氢键和范德华力。 分别考察了Fe³⁺和Cu²⁺对配合物与BSA结合作用的影响,证明Fe³⁺和Cu²⁺能够以金属离子桥键与配合物结合使配合物-BSA的稳定性增强。 根据Foster型偶极-偶极无辐射能量转移机理可知,配合物可以和BSA以偶极-偶极无辐射进行能量传递。     

A New Tetrasubstituted Imidazole Based Difunctional Probe for UV-spectrophotometric and Fluorometric Detecting of Fe3+ Ion in Aqueous Solution

Two new compounds,4-(2-bromophenxl-4,5-diphenyl-imidazol-1-yl)ani 1 ine(probe 1)and 4-[2,4,5-tris(4-bromopheny1)-1H-imidazol-1-y1]aniline(probe 2),were synthesized via a soft and high-efficiency one-pot microwave-assisted method under solvent-free conditions.Their sensing to different metal ions was detected by UV spectrophotometry and fluorescence spectrometry.Probe 2 revealed highly selective and sensitive UV and fluorescence response to Fe^3+ion.Upon the addition of Fe^3+ion,probe 2 showed obvious color change of the solution,conspicuous absorbance enhancement and relatively quick fluorescence quenching.The detection limit for Fe^3+ion was respectively calculated to be 0.72μmol/L(fluorescent detection)and 0.48μmol/L(UV-spectnim detection).Also,probe 2 was bound by Fe^3+ion to tonn a 1:1 complex.Moreover,preliminary application of probe 2 tor detecting Fe^3+ion in aqueous solution was attempted,and satisfying results were obtained.     

Azomethine-H as a Highly Selective Fluorescent Probe for Fe3+ Detection in 100％ Aqueous Solution and Its Application in Living Cell Imaging

A simple assay for the detection of Fe³⁺ in water by means of fluorescence spectroscopy was developed based on a commercially available reagent, Azomethine-H(A-H), allowing sensing trace levels of Fe³⁺ with high selectivity over other cations. A significant fluorescence quenching of A-H at 424 nm was found after its binding with Fe³⁺ in 100% aqueous solution at pH=7.0, while other physiologically relevant metal ions posed little interference. The fluorescence responses can be well described by the modified Stern-Volmer equation. A good linear relationship(R²=0.9904) was observed up to 1.6×10^-5 mol/L Fe³⁺ ions. The detection limit, calculated via the 3σ IUPAC(international union of pure and applied chemistry) criteria, was 1.95×10^-7 mol/L. Moreover, the colorimetric and fluorescent response of A-H to Fe³⁺ can be conveniently detected by the naked eye, providing a facile method for visual detection of Fe³⁺. The proposed method was used to determine Fe³⁺ in water samples. Moreover, inverted fluorescence microscopy imaging using human umbilical vein endothelial cells shows that A-H can be used as an effective fluorescent probe for detecting Fe³⁺ in living cells.     

Dual-analyte spectroscopic sensing in sol-gel derived polyelectrolyte-silica composite thin films

Ferrozine (3-(2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine-p,p′-disulfonic acid, monosodium salt hydrate), an iron indicator, and HTPS (8-hydroxyl-1,3,6-pyrenetrisulfonic acid, trisodium salt), a pH indicator, were immobilized in sol–gel derived PDMDAAC-SiO₂ (where PDMDAAC stands for poly(dimethyldiallylammonium chloride), composite thin films via ion-exchange. The two indicators were immobilized in two adjacent sections of the same PDMDAAC-SiO₂ film which was supported on a glass optical substrate. The spectroscopic response of the film to both Fe²⁺ and H⁺ in solutions was investigated by attenuated total reflection (ATR) spectrometry at two well-separated wavelengths, 562 nm for Fe²⁺ and 460 nm for H⁺. The Ferrozine/HPTS immobilized PDMDAAC-SiO₂ films had the following characteristics: linear range, 2.5×10⁻⁶–5.0×10⁻⁵ M for Fe²⁺, pH 4.1–6.8 for H⁺; sensitivity, 2.2×10⁴ ΔA/M for Fe²⁺, 0.583 ΔA/pH for H⁺.     

明胶大分子的照相性质研究——Ⅲ.穆斯堡尔谱法研究铁离子与明胶蛋白的络合形态

明胶中总含有几个至几十个ppm的微量Fe,这些微量Fe在照相过程中起着复杂的作用,探求其与明胶结合的形态(价态及络合态),不但对于寻求正确的去离子化的工艺条件,而且对于深入了解明胶中微量金属杂质对于照相性能影响的机理,都具有重要的意义。本文应用穆斯堡尔谱法对浓缩后明胶粉末进行了测试,结果表明:明胶中的Fe离子(Fe²⁺,Fe³⁺)不是以游离状态存在,而是以络合状态存在着。明胶与Fe的络合呈多种状态,既有Fe²⁺,也有Fe³⁺,还有介于二价,三价之间的过渡状态(由共振结构所致),以及其它特种状态存在,络合的微化学环境也有差别。