水溶性酞菁光學(xué)分子探針在分析科學(xué)的若干新應(yīng)用研究.pdf

1、酞菁化合物大多性質(zhì)穩(wěn)定、易于合成、結(jié)構(gòu)可修飾性強(qiáng)，可引入各類活性基團(tuán)從而獲得具有各種功能的衍生物。尤為難得的是，中心配位原子為反磁性的金屬酞菁化合物大多具有熒光量子產(chǎn)率高、熒光發(fā)射在紅色區(qū)域且可進(jìn)行長波激發(fā)（因而可有效避開背景熒光和散射光的干擾）等優(yōu)良熒光特性。本學(xué)位論文圍繞金屬酞菁作為光學(xué)分子探針在分析科學(xué)的應(yīng)用而展開，共六章。
　　第一章首先對酞菁的結(jié)構(gòu)、基本性質(zhì)與應(yīng)用作了簡要介紹。重點闡述酞菁在分析科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，包括酞菁在

2、催化動力學(xué)分析中的應(yīng)用、酞菁作為光學(xué)探針的應(yīng)用以及酞菁作為光學(xué)成像探針的應(yīng)用等。
　　第二章建立了鉍離子的高特異性、高靈敏的定量分析新方法，并對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。在酸性介質(zhì)中，低濃度的多聚-L-賴氨酸(Poly-L-lysine，PLL)對四磺基鋁酞菁具有高效熒光猝滅作用，形成幾乎無熒光的離子對締合物(AlS4Pc-PLL)。在Bi3+存在下，AlS4Pc-PLL的熒光顯著恢復(fù)。進(jìn)一步的金屬離子篩選實驗表明，只有Bi3+能夠使A

3、lS4Pc-PLL體系的熒光恢復(fù)，而其他金屬離子的存在并不導(dǎo)致熒光恢復(fù)現(xiàn)象的發(fā)生，顯示Bi3+對AlS4Pc-PLL的響應(yīng)具有高度的特異性。據(jù)此，以AlS4Pc-PLL構(gòu)成離子對紅色熒光探針，建立了Bi3+的高特異性、高靈敏的定量分析新方法。方法用于實際樣品的測定，獲得了滿意的結(jié)果。我們認(rèn)為其反應(yīng)機(jī)理類似于EDTA對鉍離子的滴定反應(yīng)。在較強(qiáng)酸性介質(zhì)中，Bi3+與EDTA的螯合常數(shù)遠(yuǎn)大于其他金屬離子，因而可在酸性介質(zhì)中進(jìn)行滴定（絕大多數(shù)其

4、他金屬離子不能在此介質(zhì)中滴定）。PLL鏈上富含氮、氧配體，且是長鏈大分子，因而可以和Bi3+特異性結(jié)合成穩(wěn)定的螯合物。
　　第三章建立了氟離子含量的高靈敏高特異性快速測定新方法，并通過軸向配體的置換研究了磺基鋁酞菁和氟離子之間的反應(yīng)機(jī)理。在溶液中氟離子和磺基鋁酞菁的軸向配體氯競爭性結(jié)合磺基鋁酞菁的中心配位金屬原子鋁，從而使Cl-被替代生成了磺基氟鋁酞菁。溶液由藍(lán)綠色變?yōu)樗{(lán)色并且吸收光譜在640 nm處出現(xiàn)一個新吸收峰。進(jìn)一步的研究

5、表明磺基鋁酞菁對氟離子具有高選擇性線性響應(yīng)與裸眼識別功能。
　　第四章建立了可測定納克級RNA的高靈敏定量分析新方法。弱堿性條件，帶有強(qiáng)陰離子基團(tuán)的RNA可與荷正電的四取代三甲基碘化銨鋁酞菁(Tetra(trimethylammionio) aluminum phthalocyanine，TTMAAlPc)發(fā)生靜電作用使TTMAAlPc沿RNA骨架發(fā)生聚集，從而使TTMAAlPc的熒光顯著猝滅，且猝滅程度與RNA含量呈線性正相關(guān)，

6、因此可以用于RNA的檢測。本法靈敏度高、線性范圍寬、對RNA測定常見干擾物質(zhì)包括陰、陽離子、表面活性劑和維生素等的抗干擾能力強(qiáng)，且操作簡便。實驗中還以參比法首次測定了不同pH下TTMAAlPc的熒光量子產(chǎn)率，結(jié)果顯示TTMAAlPc具有較高的熒光量子產(chǎn)率，且對大范圍的酸度穩(wěn)定，表明TTMAAlPc是極具應(yīng)用潛力的新型紅色熒光探針，值得深入研究，開拓其應(yīng)用。
　　第五章觀察到TTMAAlPc的熒光行為受到DNA的顯著影響，顯示其與D

7、NA存在相互作用。采用吸收光譜、熒光光譜、熒光各向異性、電泳分析、無機(jī)離子競爭實驗以及結(jié)合比、結(jié)合常數(shù)的計算，首次對陽離子鋁酞菁TTMAAlPc與DNA相互作用的模式進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明，TTMAAlPc與DNA的相互作用模式是一種較強(qiáng)的靜電結(jié)合模式。計算結(jié)果顯示TTMAAlPc與DNA的結(jié)合比為nTTMAAlPc∶nDNA=1.2∶1，結(jié)合常數(shù)為1.95×104L·mol-1。研究結(jié)果為進(jìn)一步探索陽離子酞菁類化合物與DNA的

8、作用提供了理論參考，對該化合物在光化學(xué)診治技術(shù)和熒光探針技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用具有積極意義。
　　第六章提出一種新的計算小分子-大分子相互作用結(jié)合常數(shù)的方法。通過研究小分子熒光化合物與蛋白質(zhì)、多糖、核酸結(jié)合常數(shù)的測定，提出了“熒光過猝滅”這一概念。討論了這種現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)制并提出作圖法快速校正熒光猝滅滴定曲線。應(yīng)用作圖法對熒光滴定曲線進(jìn)行校正，扣除“過猝滅”部分，再通過Stern-Volmer方程計算結(jié)合常數(shù)。將此方法應(yīng)用到小分子與蛋白質(zhì)、

9、多糖、核酸結(jié)合常數(shù)測定中，以計算四磺基鋁酞菁(Tetrasulfonated AluminumPhthalocyanine，AlS4Pc)和人血清白蛋白(Human Serum Albumin，HSA)體系、吖啶橙(Acridine Orange，AO)和肝素鈉(Heparin Sodium，Hep)體系、耐爾藍(lán)A(Nile blue，NB)和小牛胸腺DNA(Calf Thymus DNA，ct DNA)體系等三個體系的結(jié)合常數(shù)為例，證