铜离子近红外荧光探针的制备及应用研究

发布时间：2017-07-29 19:13

  本文关键词：铜离子近红外荧光探针的制备及应用研究

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【摘要】：随着社会的不断发展,重金属污染问题日趋严重,其中高浓度铜离子环境会引起人体胃肠道紊乱,甚至可能损害肝脏和肾脏,当机体内铜离子浓度超出一定范围时,还会引起严重的铜代谢障碍疾病。因此,如何快速检测环境、食品以及生物体中的铜离子就显得尤为重要。而荧光探针检测法具有简单快速、检测费用低、选择性专一、灵敏度高、可进行原位和可视化检测等优点,近红外荧光探针更是具有波长较长,可减小背景干扰的优势,因此设计合成铜离子的近红外荧光探针具有重要意义。本论文设计合成了两种中位氨基取代的七甲川花菁类小分子荧光探针Cy-TMPA和Cy-15C5。选择吡啶衍生物和冠醚15-C-5连接氨甲基侧臂分别作为识别基团,均以七甲川花菁IR-780作为荧光团,通过亲核取代反应合成荧光探针。用硅胶柱层析法对粗产品进行纯化,用质谱仪、核磁等方法对合成产物进行检验、表征。以Cy-15C5作为铜离子荧光探针,建立了铜离子的简单、快速、灵敏和可视化荧光淬灭型的荧光探针检测方法。实验表明：当探针溶于乙腈/HEPES缓冲溶液(v：v=1：1000)中,pH=7.0,探针浓度为10 μmol L-l时,探针的荧光强度最大。其最大激发为682nm,发射波长为760 nm,Stokes位移增大至78 nm。向荧光探针Cy-15C5溶液中滴加铜离子,溶液的荧光强度下降,裸眼可见溶液的颜色由蓝绿色变为浅粉色,可为可视化检测提供一种方法。在其他金属离子干扰的情况下,荧光探针对铜离子仍具有良好的选择性。在最佳条件下,探针的荧光强度与铜离子含量的线性关系符合Stern-Volmer公式,所得出的线性方程式为F0/F=0.304×[cu2+]+0.935(μmol L-1),其中R2=0.994,线性范围为1.0×10-6～1×10-5 mol L-1,该探针的检出限为8.3×10-7molL-1,对铜离子具有较高的灵敏度。此外,将该荧光探针方法应用于水样和谷物中铜离子的检测。实际水样在三个添加水平下的添加回收率较高为88.7%-110.8%。谷物样品通过荧光探针法和ICP-MS分别检测铜离子的含量,结果表明,两种方法的测定值具有较好的一致性,说明荧光探针检测铜离子的准确性较高。
【关键词】：近红外荧光探针 IR-80 氨甲基-15-冠-5 铜离子
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-27
• 1.1 铜离子的作用、危害及检测方法8-9
• 1.1.1 铜离子的作用及危害8
• 1.1.2 铜离子的检测方法8-9
• 1.2 荧光探针的设计9-17
• 1.2.1 识别基团10
• 1.2.2 荧光团10-13
• 1.2.3 荧光探针信号产生的机理13-17
• 1.3 铜离子荧光探针的研究进展17-20
• 1.3.1 冠醚17
• 1.3.2 羟肟酸17-18
• 1.3.3 胺类18-19
• 1.3.4 卟啉类19
• 1.3.5 杯芳烃类19-20
• 1.4 近红外菁类荧光探针的研究进展20-25
• 1.4.1 pH敏感型荧光探针21-22
• 1.4.2 小分子荧光探针22-23
• 1.4.3 离子荧光探针23-25
• 1.5 本论文的研究目的、意义及主要内容25-27
• 1.5.1 本论文的研究目的和意义25-26
• 1.5.2 本论文研究的主要内容26-27
• 2 材料与方法27-35
• 2.1 材料、试剂与仪器27-29
• 2.1.1 材料和试剂27-28
• 2.1.2 仪器28-29
• 2.1.3 溶液的配制29
• 2.2 荧光探针的合成29-31
• 2.2.1 荧光探针Cy-TMPN的合成29-31
• 2.2.2 荧光探针Cy-15C5的合成31
• 2.3 荧光探针性能的研究31-33
• 2.3.1 光谱检测条件的优化31-32
• 2.3.2 金属离子的选择性实验32
• 2.3.3 铜离子滴定实验32
• 2.3.4 探针与铜离子络合比的确定32-33
• 2.3.5 线性范围及检测限的测定33
• 2.4 实际样品的检测33-35
• 2.4.1 样品前处理33
• 2.4.2 样品的检测33-35
• 3 结果与讨论35-55
• 3.1 荧光探针的设计35-38
• 3.1.1 设计原理35
• 3.1.2 荧光团的选择35-36
• 3.1.3 识别基团的选择36-38
• 3.2 荧光探针的合成与表征38-45
• 3.2.1 荧光探针合成条件的优化38-40
• 3.2.2 荧光探针的表征40-45
• 3.3 探针Cy-15C5光谱检测条件的优化45-48
• 3.3.1 不同溶剂对Cy-15C5光谱的影响45-47
• 3.3.2 pH对Cy-15C5光谱的影响47
• 3.3.3 浓度对Cy-15C5光谱的影响47-48
• 3.4 Cy-15C5对金属离子识别的研究48-53
• 3.4.1 Cy-15C5对金属离子的选择性48-50
• 3.4.2 Cy-15C5与铜离子的滴定实验50-52
• 3.4.3 Cy-15C5与铜离子络合比的确定52
• 3.4.4 Cy-15C5与铜离子作用机理的探讨52-53
• 3.5 实际样品的检测53-55
• 4 结论55-56
• 5 展望56-57
• 6 参考文献57-65
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况65-66
• 8 致谢66

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本文编号：590666