水溶性化学传感器体系的制备及其在荧光检测中的应用

发布时间：2024-03-24 12:05

　　很多阴阳离子和生物分子在环境和生物领域起着非常重要的作用,设计合适的荧光化学传感器实现对这些物质的检测是当今研究的热点。由于不需要加入有机溶剂助溶,水溶性荧光传感器体系可以排除溶剂因素对检测结果的干扰,并且大大降低检测体系的生物毒性,因此具有较好的应用前景。本研究分别用中性亲水聚合物、两性离子化合物和聚电解质三种改性基团制备了水溶性荧光传感器体系,并成功实现了对一些重要的离子和生物分子的定量检测。首先,应用中性亲水聚合物聚乙二醇(PEG)制备了荧光增强型化学传感器,在纯水介质中检测氟离子。PEG赋予了检测体系良好的水溶性和生物相容性;叔丁基二苯基硅烷基团通过共价键连接到荧光素基团上,有效地淬灭了化学传感器的荧光。当探针溶液中加入氟离子时,由于氟离子特异性打断Si-O化学键使荧光素基团的分子结构得以恢复,在可见光激发下荧光强度显著增强。探针对氟离子具有很快的响应速度,并且相对其它阴离子对氟离子有很高的选择性。探针对氟离子的检测下限为19 ppb。探针体系可以准确地检测实际样品,如自来水、尿液和血清中的氟离子含量。按照美国药典和ISO10993-5的标准,此探针属于I级毒性标准。探针可以用...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 离子的检测
        1.2.1 金属离子的检测
            1.2.1.1 钯离子的检测
            1.2.1.2 锌离子的检测
        1.2.2 阴离子的检测
            1.2.2.1 氰根离子的检测
            1.2.2.2 亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子的检测
    1.3 生物分子的检测
        1.3.1 生物硫醇的检测
        1.3.2 生物酶的检测
    1.4 本课题的研究意义、内容及创新之处
第二章 中性亲水聚合物改性荧光团体系的制备及其在阴离子检测中的应用
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 合成与制备
            2.2.2.1 PEG-FITC的合成
            2.2.2.2 荧光探针（PEG-FITC-Si）的合成
            2.2.2.3 光谱学性质测试溶液的制备
            2.2.2.4 细胞毒性实验
            2.2.2.5 细胞培养和荧光成像实验
        2.2.3 仪器与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 氟离子探针及合成中间产物的表征
            2.3.1.1 PEG-FITC的表征
            2.3.1.2 探针PEG-FITC-Si的表征
        2.3.2 检测体系对氟离子的荧光检测
            2.3.2.1 检测氟离子的机理及验证
            2.3.2.2 探针PEG-FITC-Si对氟离子的选择性检测
        2.3.3 探针对活细胞内的氟离子荧光成像
            2.3.3.1 探针的细胞毒性测试
            2.3.3.2 活细胞内氟离子的荧光成像
    2.4 硫离子检测体系的构建及其性能探讨
        2.4.1 硫离子荧光探针PEG-FITC-DNBS的合成及其检测机理
            2.4.1.1 硫离子探针PEG-FITC-DNBS的合成及表征
            2.4.1.2 探针PEG-FITC-DNBS对硫离子检测的机理
        2.4.2 探针PEG-FITC-DNBS对硫离子的荧光检测
            2.4.2.1 探针PEG-FITC-DNBS对硫离子的定量检测
            2.4.2.2 探针PEG-FITC-DNBS检测硫离子的选择性和抗干扰性
        2.4.3 探针PEG-FITC-DNBS对活细胞内的荧光成像
    2.5 本章小结
第三章 两性离子化合物改性荧光团体系的制备及其在阴离子检测中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 合成与制备
            3.2.2.1 N,N-dimethyl(acrylamidopropyl)ammonium propane sulfonate（磺酸根甜菜碱）的合成
            3.2.2.2 探针前驱体（螯合物）的合成
            3.2.2.3 探针分子（络合体系）的制备
            3.2.2.4 光谱学性质测试溶液的制备
            3.2.2.5 细胞毒性实验
            3.2.2.6 细胞培养和荧光成像实验
        3.2.3 仪器与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 硫离子探针，前驱体及合成中间产物的表征
            3.3.1.1 磺酸根甜菜碱的表征
            3.3.1.2 探针前驱体的表征
            3.3.1.3 探针分子（络合物）的表征
        3.3.2 检测体系对硫离子的荧光检测
            3.3.2.1 探针前驱体和探针分子的光学性质
            3.3.2.2 探针前驱体与Cu2+的络合关系
        3.3.3 检测体系对硫离子离子的荧光检测
            3.3.3.1 探针体系对硫离子的定量检测
            3.3.3.2 探针体系对硫离子检测的选择性和抗干扰性
        3.3.4 活细胞内硫离子的成像
            3.3.4.1 探针的细胞毒性测试
            3.3.4.2 活细胞内硫离子的荧光成像
    3.4 本章小结
第四章 聚电解质与荧光团静电相互作用体系的制备及其在生物酶检测中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 合成与制备
            4.2.2.1 Py-P的合成
            4.2.2.2 N,N-dimethyl(acrylamidopropyl)ammonium propane sulfonate（磺酸根甜菜碱）的合成
            4.2.2.3 甜菜碱修饰的PEI的合成
        4.2.3 碱性磷酸酶酶联免疫试剂盒（ELISA）试验
            4.2.3.1 ELISA试剂盒试验的操作步骤
            4.2.3.2 ELISA试剂盒测定未知样品浓度的计算方法
        4.2.4 仪器与表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 探针体系及中间产物的表征
            4.3.1.1 磺酸根甜菜碱的表征
            4.3.1.2 Py-P的表征
            4.3.1.3 甜菜碱修饰的PEI的表征和甜菜碱接枝率的计算
        4.3.2 探针体系的制备
        4.3.3 探针体系对碱性磷酸酶的荧光响应
            4.3.3.1 探针体系对碱性磷酸酶的时间响应
            4.3.3.2 探针体系对碱性磷酸酶的定量检测
            4.3.3.3 探针体系对碱性磷酸酶检测机理的探究
            4.3.3.4 探针体系对生物液体样品中碱性磷酸酶的检测
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3937421