P-DNA@MOF荧光传感器的构建及其连续性检测银离子和硫离子的性能研究

论文摘要

银离子（Ag+）广泛存在于自然界中,其在生物医学、抗菌药物等各个领域均有着广泛的用途。然而,高浓度的银离子（Ag+）会损害机体健康,导致多器官功能障碍综合征、细胞毒性、皮肤银质沉着症和降低细胞线粒体的功能等。另一方面,硫离子（S2-）虽然具有丰富的生物学功能,然而高浓度的S2-使人体患肝硬化、糖尿病、唐氏综合征和阿尔兹海默症的几率增大,和H+结合形成的H2S与人体肝硬化、高血压、动脉粥样硬化和心脏衰竭等密切相关。而且S2-与Ag+结合形成的硫化银（Ag2S）对皮肤、粘膜及呼吸道均有刺激的作用。因此,构建高效率、高选择性的传感器用于特异性检测Ag+和S2-对保护生态环境和相关疾病的检测具有重要价值。金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）,是近年来开发的一种由无机金属离子和有机配体在一定的条件下自主配位形成的新兴材料。MOFs在金属离子和生物小分子检测方面显示了一定优越性。然而,采用MOFs与金属离子特异性的DNA（Probe DNA,P-DNA）结合实现重金属离子检测的研究尚处于起步阶段,到目前为止,还未看到有文献报道MOF与P-DNA杂交建立荧光传感器用于检测Ag+或是连续性检测Ag+与S2-。基于上述研究背景,课题组利用Cu2+与季铵盐型两性三羧酸配体配位自组装构建的金属有机骨架（MOF1）与TAMRA标记的富含胞嘧啶碱基（C）的单链P-DNA构筑P-DNA@1荧光传感器。MOF1表面的Cu2+、季铵盐配体上的正电荷以及芳香环上的稠环结构,使其能有效地与P-DNA通过静电、氢键与π-π堆积作用使P-DNA的荧光淬灭,淬灭率QE为89.3%,同时构筑P-DNA@1型Ag+检测系统,接着加入Ag+,体系荧光复苏,荧光复苏值RE为4.9,同时形成ds-DNA@Ag+型S2传感器,用于连续检测S2-。该荧光传感体系不受生理范围的pH和溶液中其他金属离子及小阴离子的干扰,对Ag+和S2-的检测限分别为3.8 nM和5.5 nM,且体系的荧光强度与Ag+和S2-的浓度存在良好的线性关系,相关系数R2分别为0.9995和0.9978,其在检测环境水样中的Ag+和S2-方面也获得了令人满意的回收率（98.20～107.30%）。我们还采用圆二色谱、荧光各项异性实验和计算机模拟计算对检测机理进行了阐述。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
•   1.1 重金属离子与硫离子检测的重要意义
•   1.2 银离子与硫离子常用的检测方法
•   1.3 金属有机骨架在金属离子及硫离子检测方面的应用
•   1.4 金属离子选择性DNA在金属离子检测方面的应用
•   1.5 研究内容及目的
•   参考文献
• 第二章 P-DNA@MOF传感器用于连续性检测银离子和硫离子
•   2.1 实验部分
•     2.1.1 实验试剂和实验仪器
•       2.1.1.1 实验试剂
•       2.1.1.2 实验仪器
• 3CdcbpBr和MOF[Cu（Cdcbp）（bpea）]_n（1）的合成'>    2.1.2 配体H₃CdcbpBr和MOF[Cu（Cdcbp）（bpea）]_n（1）的合成
• 3CdcbpBr的合成'>      2.1.2.1 H₃CdcbpBr的合成
• n（1）的合成'>      2.1.2.2 MOF[Cu（Cdcbp）（bpea）]_n（1）的合成
• n的X-射线单晶衍射实验'>    2.1.3 Cu（Cdcbp）（bpea）]_n的X-射线单晶衍射实验
•     2.1.4 实验方法
•       2.1.4.1 P-DNA溶液的配置与保存
•       2.1.4.2 Hepes缓冲溶液的配制
• +的检测'>      2.1.4.3 P-DNA@1荧光传感器的构筑及其对Ag⁺的检测
• +荧光传感器对S^2-的检测'>      2.1.4.4 1+ds-DNA@Ag⁺荧光传感器对S^2-的检测
•       2.1.4.5 P-DNA@1荧光传感器对金属离子的选择性实验
• +荧光传感器对小阴离子的选择性实验'>      2.1.4.6 1+ds-DNA@Ag⁺荧光传感器对小阴离子的选择性实验
• +和S^2-'>      2.1.4.7 P-DNA@1荧光传感器用于连续性检测环境中Ag⁺和S^2-
• +和S^2-的检测性能'>      2.1.4.8 不同生理pH的Hepes缓冲液对Ag⁺和S^2-的检测性能
•       2.1.4.9 荧光各项异性实验
•       2.1.4.10 计算机模拟计算
•       2.1.4.11 圆二色谱实验
•   2.2 结果与讨论
• n（1）的表面形态和晶体结构'>    2.2.1 MOF[Cu（Cdcbp）（bpea）]_n（1）的表面形态和晶体结构
•     2.2.2 MOF 1和P-DNA的稳定性分析
• +的检测结果'>    2.2.3 P-DNA@1荧光传感器对Ag⁺的检测结果
•       2.2.3.1 MOF 1结合P-DNA的荧光淬灭实验
• +的检测性能'>      2.2.3.2 P-DNA@1荧光传感器对Ag⁺的检测性能
• +荧光传感器对S^2-的检测性能'>    2.2.4 1+ds-DNA@Ag⁺荧光传感器对S^2-的检测性能
•     2.2.5 P-DNA@1荧光传感器对金属离子的选择性实验结果
• +荧光传感器对小阴离子的选择性实验结果'>    2.2.6 1+ds-DNA@Ag⁺荧光传感器对小阴离子的选择性实验结果
• +和S^2-的实验结果'>    2.2.7 P-DNA@1荧光传感器用于检测环境中Ag⁺和S^2-的实验结果
• +和S^2-检测性能的实验结果'>    2.2.8 不同pH的Hepes缓冲液对Ag⁺和S^2-检测性能的实验结果
•     2.2.9 机理探讨
•       2.2.9.1 荧光各项异性实验结果
•       2.2.9.2 分子模拟研究
•       2.2.9.3 圆二色谱实验结果
•   2.3 研究内容小结
•   参考文献
• 全文总结
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蔡少兰

导师: 陈金香

关键词: 金属有机骨架,银离子,硫离子,连续性检测

来源: 南方医科大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技

专业: 生物学,生物医学工程,自动化技术

单位: 南方医科大学

基金: 国家自然科学基金(NO.21874064),广东省自然科学基金(NO.2018A030313456),广东省科技计划项目(NO.2015A010105016)

分类号: TP212.3;R318

总页数: 77

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