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生物活性小分子与金属表面相互作用的拉曼光谱分析

朱筠  
【摘要】: 共焦显微拉曼系统具有很高的空间分辨率,表面增强拉曼光谱能够得到单分子水平检测灵敏度信息,而自组装技术能够提供很好的分子模板,本文将三者技术联用,在不同实验条件下,获得L-丙氨酸、乙酰-丙氨酸和磺胺分子在金属表面自组装的增强拉曼光谱。根据振动量化计算和拉曼表面增强机制,解析上述分子与基底的吸附作用机理。进行原位光谱化学和原位电化学分析,考察分子组装膜的稳定性和构效关系。本论文具体内容如下: L-丙氨酸用途广泛,也是血液中含的主要氨基酸,是构筑蛋白质的重要氨基酸之一。以银溶胶作增强基底,观察L-丙氨酸在银溶胶表面的拉曼光谱信息。实验表明,L-丙氨酸可以吸附在银溶胶表面,并产生明显的SERS增强;L-丙氨酸吸附是通过羧基和氨基中的氮原子与银结合来实现。 乙酰-丙氨酸是一种氨基酰化氨基酸。大量研究结果表明,溶液的pH值影响单分子膜结构以及物理、化学甚至生物方面的特性。实验结果显示,通过调节pH值,完全质子化和完全去质子化的乙酰-丙氨酸分子经自组装过程,都能在银电极表面形成结构稳定、排列有序的单分子层。完全质子化的乙酰-丙氨酸分子于通过亚氨基中的氮原子和羧基基团的氧原子吸附在银表面,而酰胺基团则远离银表面;完全去质子化的乙酰-丙氨酸分子吸附在银表面不仅通过亚氨基中的氮原子和羧基基团的氧原子,并且酰胺基团靠近银表面。 磺胺类药物抗菌谱广,性质稳定,便于长期保存,对控制感染性疫病有很好的作用,是日常生活中的常见药物。通过特殊的电化学方法粗糙后,可以获得磺胺分子在银表面上的SERS光谱。采用原位电化学方法从得到的SERS光谱分析结果表明,磺胺分子能在银表面自组装成紧密有序的单分子层,并且电位对磺胺自组装单分子膜有较大的影响。随着电位的负移,磺胺分子先是被拉近电极表面,当电位继续负移,磺胺分子又开始远离电极表面直至脱附。


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