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《北京化工大学》 2012年
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新型荧光金属离子探针的设计、合成及性能研究

吕晓利  
【摘要】:重金属离子作为环境中的一类危害很大的污染物,所引起的环境污染问题受到人们广泛的关注。同时,人类的健康也和体内各种金属离子的含量平衡密切相关,这些微量金属离子对生命起着非常重要的调控作用。金属离子荧光探针因方法简单快捷,且非侵入性,对样品无损害,灵敏度好、选择性高等优点,使其在环境、生物和污水处理等领域的应用受到人们广泛的关注。 本论文建立了一种新型的基于肽酶特异性切割多肽酰胺键机理的金属离子荧光探针。该荧光探针中含有目标金属离子专一性识别并切割的多肽序列。根据FRET原理,分别将荧光基团和淬灭基团连接到所选择的多肽序列的两端,得到针对不同目标金属离子的选择性能优良的荧光探针。当检测体系中无目标金属离子存在时,没有荧光信号产生;当存在目标金属离子时,荧光探针在金属离子的作用下发生肽链酰胺键特异性切割反应,实现荧光基团和淬灭基团的分离,从而引起的探针荧光信号开关的变化实现对金属离子智能响应荧光探针的构建。我们设计的以多肽作为识别基团的荧光探针具有较好的水溶性,因此在水溶液中检测了荧光离子探针的识别特性。此外,本文还根据PET原理设计并合成了锌离子荧光探针,并对探针的识别特性进行了初步研究。主要工作如下: 1、设计了基于肽酶切割机理的镍离子荧光探针,该探针含有镍离子特异性切割的多肽序列Gly-Ala-Ser-Arg-His-Trp-Lys-Phe-Lys,并且多肽序列的两端分别用荧光基团MOCAc和淬灭基团Dnp标记。当存在镍离子时,Ala-Ser肽键发生不可逆切割,从而导致荧光强度增强20倍。在水溶液中,该荧光探针对镍离子表现出专一的选择性和较高的响应灵敏度。 2、设计了基于肽酶切割机理的铜离子荧光探针,该探针中含有铜离子特异性切割的多肽序列Ser-Asp-Lys-Ser-His-Thr-Lys,多肽序列的两端分别用荧光基团6-FAM和淬灭基团Dabcyl标记。当铜离子存在时,Asp-Lys肽键发生不可逆切割,从而显示在水溶液介质中对铜离子的开启响应,同时该荧光探针对铜离子表现出很好的选择性以及较低的检测限(10nM)。 3、基于PET原理设计并合成了锌离子荧光探针,初步的检测分析表明该探针对锌离子有较弱的响应,需进一步设计并优化锌离子荧光探针的检测条件。 本课题组首次提出的基于肽酶切割机理设计的金属离子荧光探针,不仅对目标离子表现出较高的选择性和响应灵敏度,而且提出的分子设计方法,对于不同金属离子在环境监测和毒理学方面将有很大的应用前景。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X85

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