一种不对称菁染料及其与不同结构DNA的相互作用

为考察小分子配基与不同核酸结构的结合机理,发展新的核酸探针分子,合成了一种新型一次甲基不对称菁染料(MTP).吸收光谱、荧光光谱及圆二色光谱研究结果表明,MTP可与平行和混合平行G-四链体DNA(如c-myc和22AGK+)较强地结合,并引起130~180倍的荧光增强;其与单/双链DNA作用较弱,导致40~60倍荧光增强;而与反平行G-四链体DNA(如TBA和22AGNa+)的作用最弱,只引起15~25倍荧光增强;以上结果表明MTP可作为荧光探针分子用于区别不同结构的核酸分子.结合机理研究表明,平行和混合平行G-四链体DNA优先通过沟槽结合模式结合1分子MTP,再通过末端堆积模式结合另1分子MTP.     

选择性识别平行性G-四联体的方酸类近红外荧光探针的研究

G-四联体是抗肿瘤药物筛选的一个重要靶点.开发针对某些拓扑结构的G-四联体荧光探针对于研究其结构和生物学功能具有十分重要的意义.设计、合成了四个方酸类花菁荧光染料即CSTS,CSBE,CSEM和CSBM,并检测了其对不同类型DNA的选择性识别作用.结果表明,所合成的四个化合物在缓冲溶液中几乎没有荧光发射,加入正平行G-四联体之后荧光增强大约1 000倍;而加入反平行G-四链体或单双链DNA荧光仅仅增强几十倍,说明其可以特异性识别平行G-四联体.但流式实验结果显示,CSTS不能透过细胞膜,同时存在高荧光背景的缺点,因此无法应用于活体分析.而另外三个不带阴离子侧链的衍生物则容易进入细胞,进入细胞的难易顺序为CSBECSEMCSBMCSTS.高选择性、低背景荧光和易进入细胞等优点使CSBE具有作为近红外荧光探针检测生物样品中正平行G-四联体的潜力.     

锌配体化合物选择性诱导、稳定、荧光检测G-四联体

通过两步简单的合成反应,制备了锌的配体化合物（ZSC）.并将其与不同构型的G-四联体作用,发现其可以很好的选择性荧光打开检测G-四联体.通过荧光,圆二色谱（CD）等实验的深入研究,表明这个化合物兼具诱导、稳定和荧光打开检测G-四联体的优点.这是第一次报道既可以诱导稳定G-四联体,又可以进行荧光打开检测定量分析G-四联体的锌的salen配体复合物.此外,这个化学试剂还可以将Z型G-四联体转变成平行的G-四联体.这是一个针对G-四联体的选择性的、敏感的和拓扑特异性的探针.这个探针与不同G-四联体的序列之间的相互作用的研究,展示了它可能作为一种抗癌药物的潜力,并且,有望将其用于基于G-四联体的检测方法检测其他生物物质的领域.     

TiO_2胶体对菁染料荧光的影响

用紫外 -可见光谱及荧光光谱研究了吸附在TiO2 胶体表面上的两种典型菁染料的光物理性质。吸收光谱表明染料基态分子存在着两种异构体;荧光实验表明TiO2 胶体对菁染料荧光发射强度有增强作用。这是由于染料分子被TiO2 胶体吸附后 ,其分子内的扭转运动受阻 ,从而单重激发态染料分子内扭转运动无辐射跃迁量子效率减少所致。文中还讨论了染料结构对染料 -TiO2 体系荧光发射的影响。     

TiO2胶体对菁染料荧光的影响

用紫外－可见光谱及荧光光谱了吸附在ＴｉＯ２胶体表面上的两种典型菁染料的光物理性质。吸收光谱表明染料基态分子存在着两种异构体;荧光实验表明ＴｉＯ２胶体对菁染料荧光发射强度增强作用。这是出于染料分子被ＴｉＯ２胶体吸附后,其分子内的扭转运动受阻。从而单重激发态染料分子内扭转运动无辐射跃迁量子效率减少所致。文中还讨论了染料结构对染料－ＴｉＯ２胶有附后,其分子内的扭转运动受阻,从而单重激发态染料分子内扭转运     

鸟嘌呤四链体在生化分析中的应用进展

鸟嘌呤四链体(G-四链体)是一种特殊的核酸二级结构,它可与高铁血红素结合,形成具有过氧化物酶活性的核酶;也可增强特殊结构染料的荧光强度。G-四链体作为功能核酸中的一种,具有性质稳定、特异性好、功能多样等特点,被广泛应用于各种生化分析中。本文对近年来G-四链体在生化分析中的研究和应用进展进行了评述,对其应用前景进行了展望。     

用结晶紫为荧光指示剂筛选G-四链体的小分子配体

基于结晶紫(CV)与G-四链体的特异性结合以及结晶紫和端粒DNA(G-DNA)、G-四链体作用后荧光强度的差异,以天然抗肿瘤中药槲皮素为研究对象,建立了一种简单、快速、无标记筛选G-四链体配体的方法。研究了槲皮素与G-DNA的相互作用,并考察了G-DNA在K+存在下形成G-四链体后与槲皮素的作用情况。该方法已用于筛选G-四链体的小分子配体。     

基于富G序列的无标记荧光传感器检测单链核酸

具有特定构象的富G序列（如G-四链体和G-三链体）与荧光染料相互作用可有效增强其荧光信号强度，被广泛应用于构建无标记荧光生物传感。本研究以硫磺素T(Thioflavin T, ThT)为荧光染料，构建了两种基于富G序列的无标记荧光传感器，用于检测阿尔兹海默病标志物β-淀粉样蛋白（β-Amyloid protein, Aβ）的基因序列。实验结果表明，分子发夹茎长为4个碱基时，富G序列以G-三链体的结构存在，以此构建的G-三链体传感器的输出信号随Aβ基因浓度增加而降低，线性检测范围为1～100 nmol/L，检出限为0.3 nmol/L(S/N=3)。分子发夹茎长为8个碱基且5′端添加碱基AATT时，其与Aβ基因结合后，富G序列多以G-四链体结构存在，以此构建的G-四链体传感器的输出信号随Aβ基因浓度增加而增强，线性检测范围为0.1～100 nmol/L，检出限为0.04 nmol/L (S/N=3)。两种传感器制备过程相似但检测原理不同，为富G序列的深入研究与应用提供了参考，同时为单链核酸的无标记荧光检测提供了新的思路。     

5种荧光染料探针与牛血清白蛋白相互作用研究

采用荧光光谱法研究了水溶液中四溴荧光素、四氯四溴荧光素、二碘荧光素、乙基罗丹明B、健那绿B等5种荧光染料探针与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.实验表明,这5种染料探针同牛血清白蛋白结合时,疏水作用力起决定性作用,静电力起次要作用,相比之下牛血清白蛋白(BSA)结合阴离子的能力最强,其次为中性分子,最后为阳离子.通过疏水作用力,5种染料均是以非极性苯基进入BSA疏水性腔体中同色氨酸残基发生作用,弱氢键的形成加强了这种作用力,且使得光谱间能量转移效率明显提高.5种染料探针的极性部位由于极性和空间效应的原因难以进入腔体内部,致使反应均按接近1∶1的方式进行.     

高亮度近红外荧光染料研究进展

近红外光(650～1700nm)在生物成像中具有组织穿透深度大、受生物体自身荧光干扰小和对生物体光损伤小等优点.因此,近红外染料已成为生物成像新的研究热点.近红外荧光染料较窄的能量带隙使激发态非辐射跃迁几率增大,导致荧光强度大幅降低.同时较长的共轭疏水骨架及强大的分子电荷转移能力,使他们容易与外部分子交互,从而加剧非辐射能量损耗增加,致使荧光强度降低.为了获取高亮度近红外荧光染料,研究人员针对近红外染料做了很多改进和修饰.从荧光染料的结构-性质关系角度,综述了目前主流的高亮度近红外染料的发展情况,希望能为发展高亮度近红外荧光染料提供帮助和指导.     

基于硫代黄素T诱导G-四联体构成的生物传感器检测铅离子

硫代黄素T(ThT)荧光分子在自由状态下荧光强度很弱,通过在Tris-HCl缓冲液中加入Pb²⁺的适配体即富含G的DNA序列,可与ThT荧光分子形成G-四联体结构,使荧光信号迅速增强;向溶液中加入Pb²⁺,Pb²⁺与其适配体有很好的结合特异性,可生成更牢固的G-四联体结构,使ThT分子被释放出来,导致溶液的荧光强度降低,基于此可检测溶液中的Pb²⁺离子.实验中优化了缓冲溶液组成、ThT荧光分子浓度、Pb²⁺适配体浓度及反应时间等条件.结果表明,在10 mmol/L Tris-HCl(pH=8. 3,含2 mmol/L MgCl₂)缓冲溶液中,ThT荧光分子和Pb²⁺适配体的浓度分别为10μmol/L和200 nmol/L,反应10 min时,随着溶液中Pb2+浓度的增加,荧光强度减弱.Pb²⁺浓度在20～1000 nmol/L范围内时,荧光强度与Pb²⁺的浓度呈现良好的线性关系(R^...     

番红花红T与表面活性剂的作用及其在标记DNA中的应用

对阳离子染料番红花红Ｔ（ＳＴ）在阴离子表面活性剂存在时的溶液状态的吸收光谱和荧光光谱进行了研究。结果表明，低浓度阴离子表面活性剂与ＳＴ形成缔合物，导致ＳＴ的吸收与荧光强度降低；增大表面活性剂的浓度，其分子胶束前预聚集促使染料形成非荧光二聚体，导致荧光急剧猝灭，吸收光谱出现新的特征吸收峰；当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度（ＣＭＣ）时，染料二聚体离解，ＳＴ单体增溶于胶团中形成新的高量子产率荧光体。本文     

新型近红外试剂的合成及其现场二聚体与DNA作用的研究

合成了一种新型近红外阴离子染料,并对其水溶液及阳离子表面活性剂ＣＴＡＢ存在下的吸收荧光光谱进行了研究。结果表明,低浓度的ＣＴＡＢ与该近红外阴离子染料形成离子缔合物而使阴离子染料的荧光强度降低,当ＣＴＡＢ的浓度进一步加大时,其胶束前预聚集促使该染料形成非荧光二聚体,导致荧光急剧猝灭。     

一种新型咔唑类菁染料黏度荧光探针

合成了一种带有醛基的咔唑类菁染料KQ, 其自身的荧光量子产率较低, 对极性的敏感性小, 且荧光信号不受核酸等生物分子的干扰. KQ对环境黏度有很好的荧光响应, 相对荧光强度随着环境黏度的增大而增强, 并且在1×10^-3~1.3216 Pa·s黏度范围内, 染料的荧光强度与溶液的黏度呈良好的线性关系. 活细胞荧光成像实验结果表明, 染料KQ具有良好的细胞膜通透性, 并可对细胞内不同位置的黏度检测成像.     

荧光核酸适配体功能化氧化石墨烯生物传感器用于快速检测氯霉素

开发了一种无标记和快速的检测方法基于氧化石墨烯（GO）和荧光功能性G-四聚体探针（FGP），可用于定量检测氯霉素（CAP）.FGP由氯霉素核酸适配体和富含G碱基的核酸序列组成.核酸适配体用于结合CAP，并且由富含G碱基的核酸序列在K⁺，Na⁺离子的作用下形成的G-四聚体，然后与硫磺素T（ThT）结合后用作信号分子.在没有CAP的情况下，FGP通过π-π堆积相互作用被吸附到GO的表面上，阻碍了G-四聚体的形成导致溶液中的荧光强度低.在加入CAP时，FGP的核酸适配体部分可识别并结合CAP以形成复合物，导致其从GO解吸.因此，游离的富含G的碱基序列可以形成G-四聚体结构并与ThT结合，导致溶液的荧光强度增加.我们观察到荧光强度增加与CAP浓度在2~20 nmol/L范围内呈线性关系，检测限为1.45 nmol/L.此外，该检测系统用于检测加标牛奶中的CAP，回收率在93.2%~103.3%之间.这些结果表明，开发的方法可用于有效检测实际样品中的CAP.     

石莼吸附脱色处理水溶性染料

本文以大型海藻石莼作吸附剂，对结晶紫等7种不同结构的水溶性染料分子的单水溶液和模拟混合染料废水进行吸附脱色研究，探讨了吸附剂的性能和影响吸附脱色效果的有关因素。结果表明，石莼对大多数水溶性染料具有良好的吸附脱色效果，而且COD去除率高，在染料废水处理中应用前景广阔。     

金纳米微粒表面能量转移及半胱氨酸的高灵敏度高选择性分析法

根据荧光染料在金纳米粒子表面的能量转移,本文建立了一种具有高灵敏和高选择性半胱氨酸分析方法.研究表明,通过静电作用吸附在柠檬酸根包被的金纳米粒子表面的阳离子荧光染料如罗丹明B分子在受光激发时,发生从荧光染料到金属纳米微粒的能量转移,导致荧光染料的荧光猝灭.但当体系中存在半胱氨酸时,由于半胱氨酸与金纳米粒子之间具有更强的共价作用,罗丹明B分子远离金纳米粒子表面,降低了能量转移效率,使得罗丹明B的荧光得到恢复.恢复的荧光强度与0.025～4.5μmol/L半胱氨酸呈很好的线性关系,检测限为8.0nmol/L(3σ),而其他十九种基本氨基酸的响应非常微弱.     

基于双重猝灭原理的分子信标定量检测凝血酶

利用G碱基和有机猝灭基团对荧光基团的双重猝灭作用构建了分子信标,建立了一种基于双重猝灭原理的检测凝血酶的简单方法.此分子信标中荧光基团设计为羧基荧光素(FAM),有机猝灭基团设计为Black Hole Quencher 1(BHQ-1),BHQ-1连接3个含有G碱基的核苷酸,分子信标的环设计为凝血酶的核酸适配体.体系中没有凝血酶时,分子信标呈茎环结构,荧光基团FAM与有机猝灭基团BHQ-1及G碱基相互靠近,FAM的荧光在BHQ-1及G碱基的双重猝灭下,其荧光信号很弱;当体系中有凝血酶存在时,分子信标与凝血酶特异性结合,形成G-四联体结构,茎-环结构被破坏,FAM远离猝灭基团BHQ-1及G碱基,其荧光得到恢复.在最适条件下,体系的荧光强度(△I)与凝血酶的浓度(C)在0.4~40 nmol/L范围内具有良好的线性关系,线性回归方程为△I=24.63C(nmol/L)+13.06(R2=0.9972),检出限为0.18 nmol/L(3σ,n=9).实际血样加标回收率为96.3%~98.7%.     

电喷雾质谱法研究天然产物小分子识别人类端粒G-四链体及复合物的热稳定性

利用电喷雾质谱(ESI-MS)研究了12种天然产物小分子与人类端粒G-四链体结构的非共价相互作用和识别功能, 比较了不同小分子与人类端粒G-四链体的结合强弱, 发现了一种新的识别小分子——防己诺林碱对人类端粒G-四链体有很好的结合. 通过质谱升温实验比较了小分子结合对G-四链体热稳定性的影响, 防己诺林碱的结合使G-四链体的离子的解离温度(T1/2)上升到200 ℃. 利用分子模拟对G-四链体DNA与小分子结合的模式以及稳定性进行了探讨, 给出了防己诺林碱可能的结合位点和结合模式, Autodock计算出来的结合能约为-31.5 kJ·mol-1. 同原来的平面型分子不同, 防己诺林碱是一类新型结构的分子, 为设计合成新型G-四链体识别分子提供了新的结构模型.     

光谱法研究噻菁染料与血清蛋白的相互作用

本文通过吸收和荧光光谱法研究了一种噻菁染料与人血清蛋白及牛血清蛋白的相互作用。吸收光谱数据表明,与血清蛋白结合后,噻菁染料单体的吸收峰发生红移,同时强度也有很大变化;还通过吸收光谱计算确定了噻菁染料与血清蛋白的结合位点数（ n ）。与人血清蛋白或牛血清蛋白结合后,噻菁染料的荧光量子产率增加。分析噻菁染料的荧光强度随溶液中血清蛋白浓度的变化得到了二者反应的表观结合常数（ K _a）和自由能变化（ ΔG ）。根据表观结合常数（ K _a）可以判断,人血清蛋白比牛血清蛋白与噻菁染料的结合更强。