铽（Ⅲ）离子及其复合物:从发光特性到传感应用
发布时间：2021-08-10 13:56
稀土元素也称镧系元素,因其独特的发光性质和配位性质,其发光复合物被广泛研究于生物技术领域。其中稀土铽（Ⅲ）离子复合物因具有优异的光谱特性,关于其研究呈现出快速的发展趋势。主要从其发光特性的角度出发,探讨了其发光机理,并对铽（Ⅲ）离子与不同有机化合物结合形成的发光铽配合物以及铽（Ⅲ）离子及其配合物与不同纳米材料形成的复合物进行了分类综述。此外,还详细地阐述了铽离子及其复合物在荧光探针、生物传感器、药物递送、细胞成像、癌症治疗等相关领域的应用。最后,对其今后发展趋势和潜在的研究价值进行了展望。
【文章来源】：生物技术通报. 2020,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
敏化铽离子发光能量转移机制
核碱基(嘌呤或嘧啶碱基)为DNA组成部分之一,是良好的发色团,可作为能量转移过程中的供体,因而核酸及其片段在一定波长范围内对紫外辐射有较强的吸收,并且特定碱基对应特定的吸收波长。其中鸟嘌呤(Guanine,G)在波长约285 nm处有最大紫外光吸光值,并且具有合适的三重态能量[18],能将能量传递至Tb3+,即鸟嘌呤能够敏化Tb3+发光,是有效的敏化剂。从其结构来看(图2-A),G的六元环上,O6和N7是Tb3+的合适配位位点。此外,还有胞嘧啶(Cytosine,C),其通过O2和N3能与Tb3+配位。G和C均可增强水溶液中Tb3+发光,二者发光增强效果的差异可能源于三重态能量形成的量子产率的差异或是结合稳定性以及动力学的差异。另外,腺嘌呤(Adenine,A)和胸腺嘧啶(Thymine,T)因为不具有相邻的高电子密度区域,其氧原子仅用于键合作用[9]。Tb3+作为具有高电荷密度的硬路易斯酸,对DNA的磷酸骨架也具有高亲和力,可以与磷酸基团结合。Tb3+能与所有核苷酸单磷酸的磷酸盐配位,即与磷酸基团上的氧进行配位,但是能进行有效的能量转移的配体主要来自碱基[9,16]。在此基础之上,核苷类别中的 鸟嘌呤核苷(Guanosine),由鸟嘌呤和核糖环组成,作为一种在紫外区具有高消光系数的配体,能产生天线效应。鸟苷经磷酸化后可形成鸟苷一磷酸(GMP),与其二磷酸盐和三磷酸盐类似物相比(图2-B),是一种更好的能量转移供体。致敏效率:鸟苷一磷酸(GMP)>鸟苷二磷酸(GDP)>鸟苷三磷酸(GTP)[9]。此外还有四磷酸鸟苷(ppGpp),为高度磷酸化的鸟苷酸分子,其结构与鸟嘌呤核苷酸具有高度相似性,在G的5"位点和3"位点附着两个磷酸基团[19]。4个呈钳型分布的磷酸基团能更好的螯合Tb3+。
肽由氨基酸缩合而成,多肽可进一步折叠成蛋白质。肽可以与铽离子配合物形成发光配合物。如图3所示,Akiba等[25]介绍了两种双核铽(III)离子复合物。当铽(III)离子配合物与肽底物结合后,底物肽磷酸化时配位铽离子的肽被利用,铽(III)离子配合物发光信号因而改变。有两种策略,第一种策略(A),构建非共轭铽(III)复合物Tb2-L1,利用磷酸酪氨酸(phosphotyrosine,pTyr)的苯酚作为天线配体。当pTyr的磷酸盐与Tb2-L1结合时,该酚位于Tb3+离子附近。在用紫外光照射时,苯酚吸收光的能量,并将能量转移至发射中心的Tb3+。不发生磷酸化时,该结合不会发生,因为酚基团离Tb3+距离太远无法进行有效的能量转移。第2种策略(B),Tb3+复合物(Tb2-Lc1yne)与肽底物偶联。具体为Tb2-Lc1yne通过点击反应与带有叠氮化合物的底物肽中半胱氨酸残基的硫醇基团实现共价偶联,这是一种更有效的分子内的反应,能够很好地克服静电排斥作用。1.7 铽离子的复合材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究[J]. 贾永梅,娄筱叮,夏帆. 分析化学. 2018(09)
本文编号：3334185
【文章来源】：生物技术通报. 2020,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
敏化铽离子发光能量转移机制
核碱基(嘌呤或嘧啶碱基)为DNA组成部分之一,是良好的发色团,可作为能量转移过程中的供体,因而核酸及其片段在一定波长范围内对紫外辐射有较强的吸收,并且特定碱基对应特定的吸收波长。其中鸟嘌呤(Guanine,G)在波长约285 nm处有最大紫外光吸光值,并且具有合适的三重态能量[18],能将能量传递至Tb3+,即鸟嘌呤能够敏化Tb3+发光,是有效的敏化剂。从其结构来看(图2-A),G的六元环上,O6和N7是Tb3+的合适配位位点。此外,还有胞嘧啶(Cytosine,C),其通过O2和N3能与Tb3+配位。G和C均可增强水溶液中Tb3+发光,二者发光增强效果的差异可能源于三重态能量形成的量子产率的差异或是结合稳定性以及动力学的差异。另外,腺嘌呤(Adenine,A)和胸腺嘧啶(Thymine,T)因为不具有相邻的高电子密度区域,其氧原子仅用于键合作用[9]。Tb3+作为具有高电荷密度的硬路易斯酸,对DNA的磷酸骨架也具有高亲和力,可以与磷酸基团结合。Tb3+能与所有核苷酸单磷酸的磷酸盐配位,即与磷酸基团上的氧进行配位,但是能进行有效的能量转移的配体主要来自碱基[9,16]。在此基础之上,核苷类别中的 鸟嘌呤核苷(Guanosine),由鸟嘌呤和核糖环组成,作为一种在紫外区具有高消光系数的配体,能产生天线效应。鸟苷经磷酸化后可形成鸟苷一磷酸(GMP),与其二磷酸盐和三磷酸盐类似物相比(图2-B),是一种更好的能量转移供体。致敏效率:鸟苷一磷酸(GMP)>鸟苷二磷酸(GDP)>鸟苷三磷酸(GTP)[9]。此外还有四磷酸鸟苷(ppGpp),为高度磷酸化的鸟苷酸分子,其结构与鸟嘌呤核苷酸具有高度相似性,在G的5"位点和3"位点附着两个磷酸基团[19]。4个呈钳型分布的磷酸基团能更好的螯合Tb3+。
肽由氨基酸缩合而成,多肽可进一步折叠成蛋白质。肽可以与铽离子配合物形成发光配合物。如图3所示,Akiba等[25]介绍了两种双核铽(III)离子复合物。当铽(III)离子配合物与肽底物结合后,底物肽磷酸化时配位铽离子的肽被利用,铽(III)离子配合物发光信号因而改变。有两种策略,第一种策略(A),构建非共轭铽(III)复合物Tb2-L1,利用磷酸酪氨酸(phosphotyrosine,pTyr)的苯酚作为天线配体。当pTyr的磷酸盐与Tb2-L1结合时,该酚位于Tb3+离子附近。在用紫外光照射时,苯酚吸收光的能量,并将能量转移至发射中心的Tb3+。不发生磷酸化时,该结合不会发生,因为酚基团离Tb3+距离太远无法进行有效的能量转移。第2种策略(B),Tb3+复合物(Tb2-Lc1yne)与肽底物偶联。具体为Tb2-Lc1yne通过点击反应与带有叠氮化合物的底物肽中半胱氨酸残基的硫醇基团实现共价偶联,这是一种更有效的分子内的反应,能够很好地克服静电排斥作用。1.7 铽离子的复合材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究[J]. 贾永梅,娄筱叮,夏帆. 分析化学. 2018(09)
本文编号：3334185
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3334185.html
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