双功能生物传感平台P-DNA@MOF的构建及其对汞离子、银离子和生物硫醇的选择性检测

发布时间：2020-09-18 13:18

　　 汞离子(Hg2+)和银离子(Ag+)是一种毒性严重的广泛污染物,其在环境中难以自然降解,易于通过食物链富集到人体内,即使在低浓度下,慢性接触后也会对人类生命健康造成危害,尤其是对中枢神经系统的伤害。另一方面,生物体内的硫醇,包括半胱氨酸(Cys)、谷胱甘肽(GSH)和同型半胱氨酸(Hcy)的异常表达亦与许多中枢神经系统疾病息息相关。因此,构建高效灵敏的传感平台对金属离子Hg2+、Ag+和生物硫醇进行同步检测具有重要意义。本论文采用季铵盐型羧酸配体与金属Cu(Ⅱ)反应成功构建了三个新型的具有良好水稳定性能的MOFs化合物1-3,其中MOF1为三维孔洞结构,MOF2为一维的两性链状结构,MOF 3为二维网格状结构。此类MOFs表面分布有Cu2+和季铵盐正电荷以及配体的稠环结构,该结构特点可以与特异性金属离子DNA探针(probe DNA,P-DNA)通过静电、氢键和π-π堆积作用结合,从而构建P-DNA@MOF传感平台用于金属离子和生物硫醇的连续性检测。基于MOF 1,结合FAM标记的富含胸腺嘧啶(T)的单链探针DNA(P-DNA-1),成功构建了汞离子传感平台P-DNA-1@1,随后加入汞离子构建了T-Hg2+-T型生物硫醇传感平台1+ds-DNA-1 @Hg2+,成功实现了 Hg2+和生物硫醇的连续性检测,Hg2+、Cys、GSH和Hcy检测限分别为2.4nM、13.2nM、11.1 nM和8.5 nM。基于MOF 2,结合TAMRA标记的富含胞嘧啶(C)的单链DNA(P-DNA-2)成功构建了银离子传感平台P-DNA-2@2,随后加入银离子构建了C-Ag+-C型生物硫醇传感平台2+ds-DNA-2@Ag+,成功实现了Ag+和生物硫醇的连续性检测。Ag+、Cys、GSH和Hcy的检测限分别为5.3nM、14.2nM、13.5nM和9.1nM。基于MOF3,同时结合FAM标记的富含T碱基的单链DNA(P-DNA-1')和TAMRA标记的富含C碱基的单链DNA(P-DNA-2)构建了P-DNAs@3传感平台,结合恒波长同步荧光技术实现了对汞离子和银离子的同时检测,检测限分别为2.6nM和7.5nM。
【学位单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP212;X832
【部分图文】：

从而引起ＭＯＦｓ的发光衰减［６１］。此外，汞离子诱导的配体再生导致ＭＯＦｓ逡逑晶体结构的崩塌，也可用于选择性但不可逆地检测汞离子［６２］。例如，２０１５年逡逑Ｗａｎｇ课题组［６２］报道的利用Ｃｄ－ＭＯＦ邋（Ｃｄ－ＥＤＤＡ）选择性检测Ｈｇ２＋邋（图１．１），逡逑其机制主要是Ｈｇ２＋诱导的配体再生引起Ｃｄ－ＥＤＤＡ晶体结构的崩塌，从而导致逡逑３５０邋ｎｍ处金属－配体电荷跃迁发射的消失以及在４１０邋ｎｍ处出现基于配体的发逡逑射，进而达到检测Ｈｇ２＋的目的。逡逑图１．１邋Ｈｇ２＋诱导的Ｃｄ－ｒｏＤＡ晶体结构的崩塌逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｈｇ２邋ｉｎｄｕｃｅｄ邋ｃｏｌｌａｐｓｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｃｄ－ＥＤＤＡ逡逑５逡逑

活性的ＭＯＦｓ（Ｆｅ－ＭＯＦｓ），其二是利用对生物硫醇有高选择性的官能团对ＭＯＦｓ逡逑进行修饰。对于有催化活性的ＭＯＦｓ，如２０１５年Ｌｉ课题组＿报道Ｆｅ－ＭＩＬ－８８逡逑（如图１．３所示），其检测原理是生物硫醇可以通过氢键和静电作用与Ｆｅ－ＭＩＬ－８８逡逑６逡逑

生物硫醇的目的。而对生物硫醇有高选择性的官能团修饰的ＭＯＦｓ，如２０１８年逡逑Ｇｈｏｓｈ课题组［２Ｑ］报道的２，４－二硝基磺酰氯（ＤＮＳ）修饰的ＭＯＦ（ＵｉＯ－６６－ＤＮＳ）逡逑（如图１．４所示），其检测原理是由于高吸电子能力的ＤＮＳ与ＭＯＦ接头处能够逡逑发生快速的分子内电荷转移（ＩＣＴ）过程，当加入能够与ＤＮＳ高度特异性和选逡逑择性反应的生物硫醇时，ＵｉＯ－６６－ＤＮＳ释放出强吸电子ＤＮＳ部分导致ＩＣＴ效应逡逑减弱，从而导致ＭＯＦ光致发光的强度分布显著增强达到选择性检测生物硫醇逡逑的目的。逡逑文献报道的ＭＯＦ对金属离子的检测都是基于金属离子与ＭＯＦ骨架形成配逡逑位共价键实现的，ＭＯＦ对生物硫醇的检测也涉及到ＭＯＦ骨架的改变，该机理逡逑使得ＭＯＦ对金属离子或生物硫醇的检测具有不可逆性，导致ＭＯＦ材料难以多逡逑次循环使用。逡逑Ｈ２0２逦ＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎＸ邋／逡逑一邋ｗ逦＾逡逑Ｆｅ－ＭＩＬ－８８逦N邋ｐｂｉｏｔｈｉｏｌｓ邋＾邋Ｊ逡逑？邋１邋？邋Ｖ逡逑Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ逡逑１逦ｉ邋Ｊ邋ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ逡逑图１．３邋Ｆｅ－ＭＩＬ－８８和Ｈ２０２混合体系用于检测生物硫醇逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｆｅ－ＭＩＬ－８８邋ａｎｄ邋Ｈ２Ｏ２邋ｍｉｘｅｄ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂｉｏｔｈｉｏｌｓ逡逑７逡逑

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本文编号：2821696