【摘 要】
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随着现代科学技术以及社会工业化的不断发展,某些工业生产过程中存在着违规重金属废弃物排放的现象,造成了严重的重金属污染。另一方面,金属离子在生命体中具有重要的生理功能。所以研究如何对重金属离子进行快速、有效的检测,对于生命科学、环境科学以及医学等相关领域都具有重要意义。在目前的多种检测方法中,荧光化学传感法由于其选择性好、灵敏度高及响应快等优点而备受关注;多肽具有合成方法成熟、良好的水溶性、生物相容
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随着现代科学技术以及社会工业化的不断发展,某些工业生产过程中存在着违规重金属废弃物排放的现象,造成了严重的重金属污染。另一方面,金属离子在生命体中具有重要的生理功能。所以研究如何对重金属离子进行快速、有效的检测,对于生命科学、环境科学以及医学等相关领域都具有重要意义。在目前的多种检测方法中,荧光化学传感法由于其选择性好、灵敏度高及响应快等优点而备受关注;多肽具有合成方法成熟、良好的水溶性、生物相容性和低毒性等优点。因此,本论文通过固相合成法合成了三个不同序列的多肽基荧光传感器,详细地研究了这三个传感器对金属离子Cu2+、Hg2+和Zn2+传感性能及应用。主要内容如下:1.介绍了多肽基重金属离子化学传感器的研究背景和原理,综述了近年来多肽基化学传感器的研究进展,提出了本课题的研究目的和意义。2.以丹磺酰基（Dansyl group）作为荧光基团,采用Fmoc固相多肽合成法合成了五肽D-HTEHW-NH2（D-P5）荧光传感器,利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和圆二色光谱研究了D-P5与15种金属离子的相互作用。结果表明,D-P5对Cu2+、Hg2+和Zn2+具有较强的结合作用。利用Job’s plot求得D-P5与Cu2+、Hg2+和Zn2+的键合计量数分别为2:1、1:1和2:1,通过Benesi-Hildebrand公式计算得到其结合常数分别为2.1×10~5M-1/2、6.4×10~5 M-1以及8.6×10~4 M-1/2。研究了D-P5对Cu2+、Hg2+和Zn2+的荧光传感性能及其影响因素,其检出限分别为38.0 n M、42.0 n M以及60.0 n M,并将其成功用于实际水样中Cu2+、Hg2+和Zn2+的检测。3.由于Pro-Gly结构可以形成稳定的β-转角二级结构,且His是良好的活性配位基团,因此合成了一个具有Pro-Gly结构的四肽D-HPGD-NH2（D-P4）荧光化学传感器,利用荧光光谱法研究了D-P4与多种金属离子之间的相互作用。结果表明D-P4对Hg2+具有较强的特异性结合能力,Hg2+的加入导致D-P4的荧光发生猝灭现象,且颜色在365 nm紫外灯照射下由黄色变为无色。利用紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱、X-射线光电子能谱和分子对接方法进一步探讨了D-P4与Hg2+的相互作用模式。利用Job’s plot求得D-P4与Hg2+的键合计量数为1:1,通过Benesi-Hildebrand公式计算得到其结合常数为1.1×10~5 M-1。研究了D-P4对Hg2+的荧光传感性能及其影响因素,其检出限为61.0 n M,并可用于检测实际水样中Hg2+的浓度。另外,我们发现D-P4-Hg体系对生物巯基（GSH,Hcy和Cys）具有高灵敏的选择性荧光增强效应,并可应用于对Cys的灵敏检测,其检出限为80.0 n M。4.基于锌指蛋白设计合成了一个对Zn2+具有高选择性和灵敏度的荧光化学传感器D-HQRTHW-NH2（D-P6）。本研究在实验室原有工作的基础上,深入探讨了Zn2+与D-P6间相互作用模式。D-P6基于能量共振转移机制对Zn2+具有很高的选择性。通过荧光寿命实验探讨了能量共振转移机制,利用核磁共振谱和分子对接方法研究了D-P6与Zn2+的相互作用模式。利用Job’s plot求得D-P6与Zn2+的键合计量数为2:1,通过非线性最小二乘法拟合求得解离常数为9.0×1012 M。D-P6对Zn2+的检出限为33.0n M,并将其通过共聚焦显微镜成功的应用于细胞成像。结果表明,D-P6可以穿透活细胞,可用于HeLa细胞内Zn2+的检测。
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