表面增強(qiáng)拉曼光譜研究DNA堿基與農(nóng)藥相互作用及適配體傳感器的應(yīng)用.pdf

1、本研究主要利用SERS研究了DNA堿基、堿基與農(nóng)藥的相互作用以及應(yīng)用核酸配適體傳感器檢測(cè)馬拉硫磷。堿基是脫氧核糖核酸(DNA)的主要組成部分，與生物的生長、發(fā)育、繁殖等正常生命活動(dòng)及突變、癌變等異常生命活動(dòng)密切相關(guān)。因此，堿基的性質(zhì)一直是生物和化學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一。研究DNA堿基與農(nóng)藥相互作用有助于從分子水平上認(rèn)識(shí)農(nóng)藥分子對(duì)DNA作用的細(xì)節(jié)，對(duì)了解致毒、致癌、致基因突變產(chǎn)生的機(jī)理具有一定的意義。同時(shí)可為農(nóng)藥適配體傳感器的篩選和構(gòu)建

2、提供依據(jù)，應(yīng)用農(nóng)藥適配體與表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)法相結(jié)合可以對(duì)農(nóng)藥殘留分子進(jìn)行特異性檢測(cè)，以此為基礎(chǔ)建立對(duì)農(nóng)藥分子的特異性快速檢測(cè)方法，是一項(xiàng)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工作。
　　首先，通過化學(xué)還原法制備出了具有SERS活性的金、銀納米粒子，粒子形貌規(guī)整，接近球形。對(duì)四種DNA堿基（腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶）在銀上的SERS譜進(jìn)行研究，運(yùn)用密度泛函理論(DFT)/B3LYP泛函方法對(duì)堿基分子內(nèi)鍵振動(dòng)模擬計(jì)算其理論拉曼光譜，并

3、與實(shí)驗(yàn)NRS、SERS進(jìn)行對(duì)比，對(duì)其峰進(jìn)行了詳細(xì)的歸屬。進(jìn)一步從理論上研究了銀金屬團(tuán)簇對(duì)腺嘌呤振動(dòng)光譜的影響。結(jié)果表明，隨著銀原子數(shù)目的增加，腺嘌呤N與Ag距離隨Ag原子數(shù)的增加而距離變小，模擬光譜和實(shí)驗(yàn)SERS能更好地相符合，且其靜態(tài)極化率值增大，與模擬的拉曼光譜峰強(qiáng)度的變化趨勢(shì)顯現(xiàn)相關(guān)性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)SERS譜，說明腺嘌呤環(huán)上的N原子與金屬銀發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移。為進(jìn)一步利用拉曼光譜研究單堿基分子與農(nóng)藥分子的相互作用研究奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

4、
　　其次，采用SERS方法詳細(xì)研究了胞嘧啶(Cy)在銀上的吸附行為和規(guī)律。從理論計(jì)算結(jié)合實(shí)測(cè)值探討了Cy在基底Ag上的增強(qiáng)效應(yīng)和吸附行為。考察了Cy分子在Ag納米粒子上的不同吸附時(shí)間、濃度、pH等條件對(duì)SERS光譜的影響，發(fā)現(xiàn)pH影響最大，Cy分子存在兩種不同的異構(gòu)體和三種不同的存在形態(tài)，并隨酸度變化相互轉(zhuǎn)化而達(dá)動(dòng)態(tài)平衡。基于Cy在不同pH時(shí)的形態(tài)分布和相應(yīng)的SERS變化規(guī)律，結(jié)合DFT算得的Cy分子中的電荷分布及在銀基底表面的

5、吸附機(jī)制，詳細(xì)探討了酸堿對(duì)Cy分子的SRES光譜影響的內(nèi)因和吸附機(jī)理，在中性和弱堿性時(shí)，Cy中的N3和O與Ag形成配位吸附，在pH大于11時(shí)，N與Ag形成配位吸附，而0與Ag形成共價(jià)吸附。
　　在此基礎(chǔ)上，采用UV（紫外光譜）和SERS研究了四種DNA堿基與農(nóng)藥倍硫磷分子在溶液中的相互作用，主要對(duì)其作用位點(diǎn)、相互作用強(qiáng)弱進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶含氨基的三種堿基，主要是倍硫磷與這三種堿基的氨基作用是其主要結(jié)合位

6、點(diǎn)，而在胸腺嘧啶中，作用對(duì)其的影響主要是對(duì)其環(huán)呼吸振動(dòng)的影響。根據(jù)倍硫磷的分子表面靜電勢(shì)圖，11位的S原子是其分子電子密度集中區(qū)域，是與堿基作用的主要位點(diǎn)。結(jié)合DFT計(jì)算表明，以不同位點(diǎn)結(jié)合對(duì)其環(huán)呼吸振動(dòng)的影響不同，作用位點(diǎn)越靠近堿基環(huán)的位置，對(duì)環(huán)振動(dòng)拉曼峰的影響越大。
　　最后，利用銀溶膠和適配體，發(fā)展了一種針對(duì)馬拉硫磷的特異性檢測(cè)的SERS方法。通過適配體-馬拉硫磷結(jié)合靶標(biāo)物1089、1112cm-1兩處特征峰中1112cm-