光谱法研究CdTe量子点与丝裂霉素和卟啉类化合物的相互作用及分析应用(可编辑)

光谱法研究CdTe量子点与丝裂霉素和卟啉类化合物的相互作用及分析应用(可编辑) 光谱法研究CdTe量子点与丝裂霉素和卟啉类化合物的 相互作用及分析应用 独创性声明 学位论文目:迸谱洼盈究垡鱼曼量王惠生丝裂鐾盍狸盐娄丝佥堑鲍 担亘丝周区基金堑应用 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果,文中已加了特 别标注.对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文 中作了明确说明并表示衷心感谢. 抖嗍:鄙年月了日 撒论文作者:李藓碑 学位论文版权使用书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的。有权保 留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅.本人授权西南大 学研究生院筹可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文. 保密的学位论文在解密后适用本授权书,本论文:口不保密,口保密 期限至 年 月止. 导师签名:/可/【石认 学位论文作者签名:鸯葺珲 签字日期: ?年月西日 签字日期:。步?月矿目 录 摘要.??.?...?.. 第一章绪论.量子点概述?. .荧光共振能量转移机理及其应用简介??。 .卟啉类化合物简介.本文的研究意义参考文献. 第二章/量子点与丝裂霉素相互作用及其分析应用? .实验部分??. .结果与讨论.. .反应条件的影响?。 .荧光猝灭机理的探讨.. .实际样品检测 爰结论??。 参考文献 第三章量子点与原卟啉钠相互作用及其分析应用? .实验部分.结果与讨论? .反应条件的影响.反应机理的探讨.分析及应用? .结论??..: 参考文献 第四章量子点与叶绿素铜钠盐相互作用及其分析应用 .实验部分 .反应条件的影响??. .结果与讨论?。 .分析及应用? .结论。:?。 参考文献.: 第五章紫外.可见吸收、荧光光谱研究色氨酸与核黄素的相互作用及其分析 应用 .实验部分.结果与讨论??.:??...?。 .反应条件的选择?。 .分析应用.结论??.. 参考文献. 硕士期间发表的相关论文?一 ?筻谢?...。??.摘要 光谱法研究量子点与丝裂霉素和卟啉 类化合物的相互作用及其分析应用 物理化学专业硕士研究生李萍萍 指导教师何佑秋教授 摘要 本论文的主要工作是合成了谷胱甘肽修饰的量子点和硫普罗宁 修饰的/核壳型量子点,并用透射电镜、原子力显微镜对合 成的量子点的形貌和粒径进行了表征。利用紫外.可见吸收光谱、荧光光谱研究了量子 点与丝裂霉素和卟啉类化合物原卟啉钠、叶绿素铜钠盐的相互作用机理。从而建立 了一种快速、简便、灵敏、准确的测定丝裂霉素、原卟啉钠、叶绿素铜钠盐的新方法。 本论文主要工作如下: ./量子点与丝裂霉素相互作用及其分析应用 以硫普罗宁,为稳定剂,采用水相法合成了荧光较好的水溶性 /量子点./ 。基于丝裂霉素对?/ 的荧光猝灭,建立了一种快速、简便测定丝裂霉素的新方法。该方法检测丝裂霉素的线 性范围.? /,相关系数为.,检出限/为. /,可用于尿 样中丝裂霉素的测定,实验结果令人满意。还对量子点荧光猝灭的原因进行了讨论。结 果表明,猝灭原因为动态猝灭。 .量子点与原卟啉钠相互作用及其分析应用 以谷胱甘肽为稳定剂,在水相中合成高荧光的量子点. 。采用荧光光谱、紫外.可见吸收光谱却,研究 与原卟啉 钠相互作用的机理。研究结果表明,在为.的.缓冲溶液中,与原卟 啉钠相互作用使的荧光发生猝灭,并有良好的线性关系.,线性范围.? /,检出限/为.×一/。还对量子点与原卟啉钠之间的相互作用机 理进行了探讨。根据实验结果,此方法可以作为一种快速、简便、定量测定 原卟啉钠的 新方法。 .量子点与叶绿素铜钠盐相互作用及其分析应用两南大学硕学位论文 以谷胱甘肽为稳定剂,在水相中合成高荧光强度的量子点. 。采用荧光光谱、紫外.可见吸收光谱,研究 与叶绿素 铜钠盐相互作用的机理。研究结果表明,在为.的缓冲溶液中,与叶绿 素铜钠盐相互作用使的荧光发生猝灭,并有良好的线性关系.,线性范 围. /,检出限/为.‘“/。实验成功检测了尿样中叶绿素 铜钠盐的含量。此外,还研究了 与叶绿素铜钠盐的相互作用机理。 .紫外.可见吸收、荧光光谱研究色氨酸与核黄素的相互作用及其分析应用 利用紫外.可见吸收、荧光光谱研究色氨酸与核黄素的相互作用及其应用。 通过色 氨酸.核黄素体系的紫外.可见吸收光谱和.方程确定了色氨酸的荧光猝灭属 于动态猝灭。通过对色氨酸与核黄素之间的发射和吸收光谱进行比较,发现 色氨酸的发 射光谱与核黄素的吸收光谱有较大重叠,这为色氨酸与核黄素之间的能量转 移提供了很 好的可能性。根据福斯特的非辐射能量转移理论得到福斯特距离尺的值 为. 。实 验结果表明,在最佳实验条件下,测得核黄素在...。 /浓度范围内与色 氨酸的荧光强度变化呈线性关系.,检测下限为.。。/。此方法已成 功应用于测定维生素片中核黄素含量。通过比较,本方法检测结果与国标法 相接近。 关键词:量子点,动态猝灭,福斯特理论,能量转移,紫外.可见吸收光谱,荧光 光谱:: :. ? / ?/ ,. ,, , ,. ., , : . / / /. / . .? / , . , . . / /. /, , . . . 两南人等:硕学位论文 . ?? ?. . . , .’ , /、析 ., 胡 上/.? , . ., . . . ., .,/、析’ .× 上/./ ., 、析 .. .,? . .忙 . ’ .,. /. .×~..× /. .. , . : , ,, 第一章绪论 第一章绪论 .量子点概述量子点 ,又可称为半导体纳米晶体 它的物理尺寸小于激子玻尔半径,即一个电子.空穴对的距离【】。由于量子点的尺寸大小 影响了量子点的发光性质【,。所以它可以通过调节纳米晶体的直径,来控制量子点的 尺寸大小。这便使量子点具备了独特的光学性质和非常有价值的特性,即激发光谱宽而 连续】。在过去的十几年里,量子点由于其具有的独特的光电性质和巨大的应用前景已 经引起了科学家们极大的兴趣。量子点主要性质: 量子点的发射光谱可以通过调控量子点的尺寸大小来控制。通过改变量子点 的尺寸和化学组成可以使量子点的发射光谱覆盖整个可见光区。 量子点具有很好的光稳定性。荧光强度比有机荧光“罗丹明乃高倍, 它的光稳定性是“罗丹明一的倍以上。因此,量子点可以对物体进行长时间标记, 这为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供了可能性。 量子点具有宽的激发光谱和窄的发射光谱。使用同一激发光源就可实现对不 同粒径的量子点进行同步检测,因而可以用于多色标记,极大地促进了荧光标记的应用。 此外,量子点具有窄而对称的发射峰,且无拖尾。 量子点的斯托克斯位移较大。与有机染料相比,量子点的另一光学性质就是 具有较大的斯托克斯位移,这样可以避免发射光谱与激发光谱的重叠,更有利于荧光光 谱信号的检测。 量子点的荧光寿命长。有机荧光染料的荧光寿命很短,一般仅为几纳秒。而 量子点的荧光寿命却可持续数十纳秒 。这使得当光激发后,降低了荧光 信号的背景干扰。 生物相容性好。量子点经过各种修饰剂修饰之后,降低了细胞毒性,对生物 体危害小,进而可以进行生物活体标记和检测。 上述特性使得量子点这种纳米材料替代在生物和医学领域常用的分子探针成为一 种可能。包括生物标签、生物成像和生物靶向等方面的应用。】。 目前,在生物和医学领域被广泛应用的水溶性量子点主要由族元素组成,如 ,【】,,,/?,【】等等。这些都是通过使用不同的合成路 线,确保了材料的成分、大小、形状和表面化学得到严格控制。对于量子点制备,在不 同的物理和化学过程中,能够合成表面功能化的能够提供高发光效率、窄粒 度分布和与 被测物相互作用的纳米晶体,胶体化学法是最好的路线】。 此外,对量子点表面的修饰不仅影响了纳米晶体的溶解性,也对纳米晶体形状起到西雨人掌坝士学位论又 调控作用?。进而使量子点的应用更为广泛。 量子点应用于化学方面 近年来在荧光技术测量方面,量子点纳米技术作为化学传感器已经慢慢地被引入各 、芯片检测 种分析领域【。】。目前,以量子点为荧光探针的检测方法在免疫学检测【 【’引、毛细管电泳【】等方面都得以应用。环境分析中己得到广泛应用。如:量子点选择 性的识别金属离子【‘、监控有机分子、荧光法检测农药的残留【’等。 量子点应用于生物医药方面 量子点特殊的光学性质使得它在基因检测【聊】、蛋白质学应用【、药物筛选【】 生物分子间相互作用等研究中有极大的应用前景。近年来,量子点应用于荧光共振能 量转移检测已有报道‘。量子点作为荧光材料己应用于活体检测,并取得了很大进展 。 .荧光共振能量转移简介 荧光共振能量转移 ,也就是福斯特共 振能量转移理论,是指两个荧光发色基团在足够靠近时,当供体分子吸收一定频率的光 子后被激发到更高的电子能态,在该电子回到基态前,通过偶极子相互作用,实现了能 量向邻近的受体分子转移即发生能量共振转移【,。从而导致供体荧光猝灭和受体 荧光的增强。能量转移效率和供体的发射光谱以及受体的吸收光谱的重叠;供、受体的 跃迁偶极的相对取向;供、受体之间的距离等因素有关。作为共振能量转移供、受体对, 必须满足以下条件: 供体的荧光量子产率较高;供体的发射光谱与受体的吸收光谱能有效地重 叠;供体与受体问的距离要在 .凡之内。其作用机理图如下图: 荧光共振能量转移机理图第一荦绪论 荧光共振能量转移作为一种高效的光学“分子尺”,在过去的几十年,作为物理化 学和生物物理学方面一个强大的工具,已经得到越来越多的关注。在生物大分子相互作 用、免疫分析、核酸检测等方面有广泛的应用。在分子生物学领域,该技术可用于研究 活细胞生理条件下研究蛋白质一蛋白质间相互作用。蛋白质一蛋白质问相互 作用在整个细 胞生命过程中占有重要地位,由于细胞内各种组分极其复杂,因此一些传统研究蛋白质 一蛋白质间相互作用的方法如:酵母的双杂交、免疫沉淀等可能会丢失某些重要的信息, 无法正确地反映在当时活细胞生理条件下蛋白质.蛋白质问相互作用的动态变化过程。 人们已经利用生物体自身的荧光或者将有机荧光染料标记到所研究的对象上,成功 地应用于核酸检测、蛋白质结构、功能分析、免疫分析及细胞器结构功能检测等诸多方 面。传统有机荧光染料吸收光谱窄,发射光谱常常伴有拖尾,这样会影响供体发射光 谱与受体吸收光谱的重叠程度,而且供、受体发射光谱产生相互干扰。相对于传统有机 荧光染料分子,量子点的发射光谱很窄而且不拖尾,减少了供体与受体发射光谱的重叠, 避免了相互间的干扰;由于量子点具有较宽的光谱激发范围,当它作为能量供体时,可 以通过调节量子点合成过程使量子点尺寸大小与参数以及它使量子点的发射波长 与受体吸收产生最大匹配,从而创建和调整传感系统,提高其灵敏度。基于量 子点作为 的供体,有机染料作为受体的量子点纳米传感器已有报告】。 .卟啉类化合物的简介 卟啉是一类由四个吡咯环,通过次甲基相连形成的共轭骨架大环化合物。这一物质 最早是由于年首次提出的,他认定卟啉的结构为大环的“四吡咯’’结构。 但当时并不被认同。直到年和合成了氯高铁卟啉,卟啉的结构才被 证实口。 卟啉类化合物是一类中心由个和个形成的具有一个个中心个电子 的大?键,并且所有大环原子处于同一平面上的大共轭杂环类芳香性化合物,其中和 均为杂化,上轨道的一个单电子和上轨道的孤对电子参与共轭。卟啉类 卟啉化合物的共轭能约为. /,具有较为稳定共轭结构,而中心环环 环电子体系对体系的稳定贡献最大。由于共轭环的存在,这类化合物在. 之间具有非常强的吸收带。因为卟啉的吡咯环上存在键,所以它具有一定的弱碱性, 可以被质子化进而形成双阳离子型卟啉。 金属离子进入卟啉环内以后形成的金属配合物称为金属卟啉。金属卟啉的对称性较 强,吸收峰数目减少。金属卟啉一般为对称,卟啉配体则为对称。卟啉可以与 ,,等二价金属离子形成不带电的四配位络合物。其中,的卟 啉络合物对其他的配体亲和力较低;而,和等二价金属离子 容易与其他配体继续配位形成五配位络合物;,,形成的络合曲雨大字帧十掌位论文 物为变形的八面体络合物。金属卟啉的形成一般与金属离子的半径有关,如、及 ,它们的原子半径较大而不能进入卟啉分子中,只能在卟啉分子的上方或者下方形成 “坐顶络合物。 在自然界,卟啉类化合物构成了血红蛋白、细胞色素以及叶绿素等生物大分子的重 要部分,并且参与生物体内的一系列重要反应过程。近年来,卟啉及其金属卟啉类化合 物应用十分广泛。金属卟啉具有独特的生物活性,它与癌细胞有特殊的亲和力,在医学 上作为光敏药物和抗癌药物已得到应用:用于临床诊断和超声疗法治疗恶性肿瘤。金属 卟啉类衍生物还可以作为肿瘤靶向磁共振造影剂。卟啉类化合物应用还包括有光催化动 力学疗法【、光催化环氧化、液晶材料的制型、光电转化【、选择性催化氧化【、 金属离子检测删、和光催化降解有机污染物等【】。 .本文的研究意义 合成了谷胱甘肽修饰的量子点和硫普罗宁修饰的/ 核壳型量子点,并用透射电镜、原子力显微镜对合成的的形貌和 粒径进行了表征。本论文的主要工作是利用紫外.可见吸收光谱、荧光光谱研究了量子 点与丝裂霉素和卟啉类化合物原卟啉钠、叶绿素铜钠盐的相互作用机理。从而建立 了一种快速、简便、灵敏、准确的测定丝裂霉素、原卟啉钠、叶绿素铜钠盐的新方法。 并且本文利用荧光共振能量转移理论讨论了色氨酸和核黄素之间相互作用的机理。通过 二者的相互作用建立了一种检测核黄素的新方法。 参考文献 【】 ., ,,.. . 【】 , , , , , ...,,:. ., , : . . ..,,【】 ., , .,,:.【】 , , ’ , ., :. ,,,【】 , ,. , .,,.,:. 第一帚绪论 【】 , ., : 锄 . ,,, 【】 , , , 』..,,:. 【】 , ., 仃, ..,,:. 【】 , , , ., , ..,,:.【】 , , .,,, 。: ,. .,, :. ,【】 : , ., ,, ..,,: . 【 】 , .,? : ,....,,:?. 【】 , ., ,....,,:他. 【】 , , , , , ., ,』..,,:一.【】 , , ,, 谢,,,: . 【】 , ’ , , ., ,..,,:?. 【】 . : 心 . , , ., ,., ,: . ,【】 , ., . ,,,: 两南大学砀十学位论文十 , ., 【】”,:石. .,, ,心 ., 【】 , ,..,,: .【】 , , , , ., , ,.,,:?. , ? 【】 , , ,鼬盯,,:., , 【】 ., , , .,, . :., , 【】 , , .,、?: . ,, ,. , 【】 ., ,.,,:. 【】 , , , , ., : ,,,:. 【 , .,. ,,: 【】 ., , , , :, 谢 . ,,,: 【】 , 矾 :.,』.,, 【】 , , , ., ,, ,:. 】 , ., , : ? 第一帝绪论 , . .,,:? 【】 , , ? 嬲,.,, :. 【】刘正清,殷鹏飞,龚会平,王晓丹,李萍萍,何佑秋.,硒化锌量子点作探针 荧光法 检测农药敌磺钠,西南大学学报自然科学版,,:. , 【】 .,,, .., ,:?. 埘 【】 , , ., ? . .,,: , 【】’ ., , ...,,:.【】 , , , .,,』...,,:?. 】 ., ., .., ., .., ..,:....,, , 【】.,,..,,: .. , ?【】 , , , : , ...,, . 【】李萍萍,殷鹏飞,龚会平,刘正清,王晓丹,何佑秋.,/量子点与丝裂霉素 的相互作用及其应用,应用化学,,:. 【】闫曙光,刘绍璞,何佑秋.,/量子点荧光可逆调控研究与吡柔比星 . 的相互作用,科学通报,,: 【】“, , , , , / , . :..,,: 【】 , ’ , , , & ,, ., 曲雨大学坝学位论文 ,』..,, :. 【】 .,? 谢 , .,,:. , 【】 , ., . ,,,:】, , ,’ .,: , ,, 分..,【】 , , .,: ., 陀,, 【】 , ,. , , , ,? , ., / ., ,: :【】 ., 【】. : ,. ., 【】 】. : .【】 , , , , , .,,.. .,,:石. 【】 ., 【】.:...., . ,【】 “ ., , ..,,:. 【】 , , , , .,:? . ? ,,, . 【】 , ., , 一 , .:. 【】 , ., 足 ? . ,,,: 第一章绪论, , ., 【】 谢 , : ,,:. , 【】 , , .,“ . , ,,:【 】 , ’ , .,:,:?. , 两南大学硕:学位论文 第::章/盈了点与缝裂霉袭桐瓦作用及分析成用 第二章/量子点与丝裂霉素相互作用及其分析应用 丝裂霉素 ,是由头状链霉菌 产生 的苯醌类抗肿瘤抗生素,其结构如图。是目前唯一一种用于临床的醌类生物 还 原物。其辐射增敏效应明确,临床抗肿瘤效果明显,对食道癌、胰腺癌、乳腺 癌等均有 一定的疗效【。目前测定丝裂霉素的方法有很多,主要有紫外分光光度法【、 高效液相 色谱法、单扫描极谱法【和毛细管电泳.安培检测法【。在诸多方法中,有的 操作繁琐, 有的灵敏度低而不能满足痕量分析的要求。因此,发展和建立一种快速、灵 敏的检测丝 裂霉素的方法具有重要的实际意义。在水相中合成了硫普罗宁修饰的/ 核壳型量子点。利用原子力显微镜对其进行了表征。在实验条件下,与 ./ 发生相互作用,使量子点荧光发生猝灭。并且,量子点的荧光猝灭值 与的浓度呈现线性关系。还讨论了./ 与的相互作用机理。 图丝裂霉素的结构. .实验部分 .仪器与试剂 : .型荧光分光光度计日本日立公司,测定参数:狭缝宽度 .型酸度计上海大中分析仪器厂,型紫外.可见光分光光度计上 。 海天美公司,原子力显微镜美国公司,轻敲模式,针尖: 氯化镉?.,上海化学试剂公司,,碲粉,.%,国药集团化 学试剂有限公司,硫普罗宁,上海晶纯试剂有限公司,,硼氢化钠, %,国药集团化学试剂有限公司,丝裂霉素浙江海正药业股份有限公司,硫代 乙酰胺,中国医药集团上海化学试剂。 .缓冲溶液:. /三羟甲基氨基甲烷和. / 溶液按一定比例混 合,配成不同值的缓冲溶液,并用酸度计校正其值。实验用水均为二次去离子 水, 其余试剂均为分析纯。曲雨大学坝士字位论义 ?、/ . 的制备 三颈瓶中加入. 参照文献【】合成量子点:前体液的制备:在 .和 的蒸馏水,以气为保护气,磁力搅拌下,加入. 硫普罗 / 宁,再用. 溶液调节反应液值至.。其中各元素的摩尔比为 :::.: ./ 三颈烧瓶中,将. 粉溶 的制备:气保护下,在 于适量蒸馏水中,用导气管与装有前体液的 三颈瓶相连。室温下磁力搅拌, 后,待粉反应完全, 通气. 后向 三颈烧瓶中加入稍过量,反应约 / 制得溶液。向溶液中滴加 ,生成的气体随气通入到 。溶液中,溶液由无色变为橙色。颜色基本稳定后,停止加酸。将溶液升 . 得到橙 温至?,回流 ,再加入 /硫代乙酰胺溶液,继续回流 色?/ 溶液浓度以计为:×。/。 .结果与讨论 .原子力显微镜图 实验合成的./ 原子力显微镜图如图所示。从图中可以看出 ?/ 。 分布均匀,粒径大小为. ,” 毒 .?‖ 。 一? 一?飞謦。~一? 鬈?。矗. : 。?了 々, 气.::、?’一. ~ 矗刘 :墨..?: 图为/ 原力显微镜图 / . .荧光光谱 ./ 如图所示。从 与丝裂霉素反应体系的荧光光谱九。、 图可知,/ ,半峰宽约 。在实验条件下, 的荧光发射峰位于 加入后,?/ 的荧光发生明显猝灭,在一定范围内,荧光光谱强度随 ’第二章彰量予点与丝裂瓣素相互作用及其分析应用 丝裂霉素的浓度增大呈线性猝灭。其荧光猝灭方程:. .,/,相 关系数为.,检出限为.×一,相对偏差为.%。 图 ../ 体系荧光光谱?/ .:,,,,./ .紫外一可见吸收光谱 由图可以看出,在 处存在特征吸收峰。与./ 反应前后,此特征吸收峰位置、强度无明显变化。表明体系无新的结合物生 成。 ./ 图 .体系的紫外.可见吸收光谱?/ ? . / ,/ ?,,?/ ? :. :.× / ./;./ 西南大学硕学位论文 .反应条件的影响 .溶液酸度的影响 实验研究.广泛缓冲溶液简称和?缓冲液对体系稳 定性的影响。结果表明,?缓冲液效果较好。实验研究了酸度对反应体系荧光 强 度的影响。当反应...时,体系荧光强度最大。实验选用.的?缓冲液。 。 同时,对缓冲液用量做了优化,最佳用量为. 图 体系荧光的影响 值对/ / . ?:. :./;/ .量子点用量的影响 实验研究了不同用量的/ 对体系荧光强度的影响。结果表明,适宜用 /。 量为. ,相当于/ 的浓度为‘ 图量子点浓度对体系荧光强度的影响 . . :. :.;./ .溶液温度的影响 图运用方程对不同温度下.体系荧光猝灭数据的拟合? ? . ,‰:,.,.,.,.,.,.,. /,. : 实验考察了温度对体系的影响,根据.方程【】: 争疋,【】的荧光。‰和【】分别是 式中,和表示加前后./ 两南大学硕学位论文 ?猝灭常数和猝灭剂溶液的浓度。随着温度的升高,‰增大, ..一, 吒是扩散碰撞 时,‰为.。根据吒?求出气为. ?.。说 速率常数远小于各类猝灭剂对大分子的最大扩散碰撞速率常数. 明与./ 体系的荧光猝灭形式为动态猝灭。 .共存物质的影响 一些常见金属离子、非金属离子、氨基酸和蛋白质的影响见表。由表可知大 多 数常见金属离子,非金属离子,氨基酸和蛋白质不干扰测定;.海藻糖、一蛋氨 酸两种 物质对体系的干扰较大,测定过程中应尽量避免。 表 与/ 体系共存物质的影响 . ?.× / ? ?/ ./ 舯 / /% % .荧光猝灭机理的探讨 ./ 与相互作用的荧光光谱图如图所示。由图可见,加入 后,./ 荧光强度随 的荧光发生猝灭。在一定范围内,./ 浓度的增大呈线性猝灭。通常产生荧光猝灭的原因有动态猝灭、静态猝灭、 光化 学反应猝灭、能量转移猝灭和电荷转移猝灭等。 已有文献报道【量子点与蒽醌类衍生物之间相互作用导致量子点荧光猝灭是 光诱导 电子转移猝灭。./ 的荧光发生猝灭原因可能是量子点表面的电荷转移到 丝裂霉素的醌结构上,使量子点电子从激发态返回基态时以光能形式释放能 量受到障 碍,阻止了./ 的电子.空穴复合,导致量子点荧光的猝灭。实验还考查了 温度对反应体系的影响,如图所示,随着温度的升高,墨。增大, 时,岛为., 筇?章/磺了点卜绽裂研累相::作用及分析麻用 . ..,值\于猝灭剂对大分子的最大扩散碰撞速率常数.×旧 ..一,证明与./ 体系的荧光猝灭形式为动态猝灭。同时,由 ./ .体系的紫外.可见吸收光谱图见图可知,在实验条件下, ./ 与相互作用后无新的结合物生成。故可进一步确定反应体系发生 动态猝灭。 .实际样品检测 尿样,然后依次加入. 取正常人的尿样稀释倍,在比色管中,加入. ./ .缓冲液、. 、一定量的丝裂霉素,用去离子水稀释到 ,按上述实验方法测定。结果列于表。由表可知,样品的相对标准偏差在 .%.%之间,加标回收率在.%..%之间。由此说明此方法适用于尿样中 丝裂霉素的含量的检测。 表尿样中丝裂霉素的测定 . /.结论 在水相中合成了硫普罗宁修饰的/量子点?/ 。在 实验条件下,./ 的荧光发生线 与丝裂霉素相互作用,./ 性猝灭。由紫外.可见吸收光谱、荧光光谱、.方程推测其猝灭原因可能为 ./ 由于核外电子受到光激发,发生跃迁,与丝裂霉素发生电荷转移,导 致量子点的荧光猝灭,此过程为动态猝灭过程。由此建立了用./ 荧光探 针检测丝裂霉素的新方法,具有操作简便、反应灵敏度高的特点。此方法用 于尿样样品 中丝裂霉素含量的测定,结果令人满意。 参考文献:【】 ,,:. ., . 【】 全红,胡晓玲,张琴,丁红,郭存刚.,紫外分光光度法测丝裂霉素微球的 含量, 两雨大学顸掌位论文 山西医科大学学报,,:?. , ., 【】 :. ., , , 【】 任乃林,蔡晓洁,李红.,单扫描极谱法测定丝裂霉素的研究,分析科学学 报,, :. 张兰,何聿,陈毅挺,童萍,陈国南.,毛细管电泳.安培检测法用于甲基鸟苷 【】 与丝裂霉素分离检测的研究,色谱,,:?. / 【】 , ., : ,,,: 口石.【】 , .,研 . , , 【】 , ,? .., .:. 第:章量了点’原卟啉钠相互作用及分析应用 ?量量??量皇量璺曼鲁薯皇量寰曼曼曼蔓皇曼皇曼皇皇皇曼曼曼皇皇曼舅曼曼皇曼皇量曼量量皇鼍曼曼皇量曼曼舅曼皇皇曼置葛舅??舅量曼舅曼曼量罾葛 第三章量子点与原卟啉钠相互作用及其分析应用 卟啉类化合物是一类重要的分子。它与人体的一些酶相关,并且在人体内执行着各 种各样的生物功能。原卟啉钠?是卟啉类化合物的一种。已进行临床研究和生物 化学研究【铆。存在于人类正常的红细胞中,呈现微量水平。测定的方法有 许多,如色谱’法孓和非线性可变角度同步荧光光谱法。这些方法通常是非常敏感和 准确的,然而,它们耗时、并且需要复杂的预处理程序,不允许高通量分析。所以,有必 要开发一种快速、灵敏的方法定量分析。 以谷胱甘肽为稳定剂,在水相中合成高荧光的量子点 。 采用荧光光谱、紫外.可见吸收光谱,研究 与相互作用的 机理。研究结果表明,在为.的阿.缓冲溶液中,与相互作用使在 处发生荧光猝灭,并有良好的线性关系.,线性范围. /, 检出限/为. /。 .实验部分 .仪器与试剂 仪器: .型荧光分光光度计日本,日立公司,用于扫描荧光光谱; 型紫外.可见分光光度计上海,天美公司用于扫描紫外.可见吸收光谱; .透射电子显微镜,日本,日立公司用于表征量子点粒径大小,颗粒 分布。.型酸度计上海,雷磁调节溶液酸度。 试剂:原卟啉钠 ,.;氯化镉 ?.,上海试剂 厂;碲粉.,中国医药化学试剂公司,上海;谷胱甘肽.,阿拉丁试剂公司, 上海;硼氢化钠.,天津环威精细化工有限公司,天津;氢氧化钠, /; / 硫酸,. /;.缓冲溶液:用. /三羟甲基氨基甲烷和. 盐酸溶液按一定比例混合,配成不同值的缓冲溶液,并用酸度计校正其值。实 验用水均为二次去离子水,其余试剂均为分析纯。 . 的合成 根据文献【合成 氮气保护下, 颈烧瓶中,依次加入. 蒸馏水,磁力搅拌, 碲粉、 使之溶解。继续加入稍过量,反应一段时间后,溶液颜色由粉红色变为澄清透 明, 制得溶液,备用。 氮气保护下,向 三颈烧瓶中依次加入. ?. 和 蒸馏 /的溶液调节 水。然后,在磁力搅拌下,加入. 谷胱甘肽,再用. 西雨大掌坝十学位论义 / 为.。在适当的搅拌速度下,向已经制得的溶液中注入一定量的. 后得到橘红色液 的,生成的气体被氮气载入到溶液中。反应回流 ,温度降为室温,即制得 体,至颜色基本稳定后,升高温度到?,回流 溶液。浓度以计为:.×一/。 .测定方法 在 比色管中依次加入. 量子点溶液、. 为.的缓冲溶液 .设置荧光分 和不同浓度的叶绿素铜钠盐,加水稀释至刻度,摇匀。室温下反应 。测定荧光 光光度计的狭缝宽度为 ,激发波长为 , , 强度。凡为空白荧光强度,,为体系的荧光强度,?氓。 .结果与讨论 .量子点的表征 具有窄的带宽,量 的透射电镜图为.。从图可以看出, 。 子点分布均匀,尺寸是大约 图 的透射电镜图 .通过下面公式‘的计算,得到量子点的荧光量子产率为%。 二×二×鼢五??, 公式中圪和分别是待测溶液和参比溶液的荧光量子产率。凡和风是荧光强度 的 积分。彳和。分别代表吸收值,‰和仇表示溶剂的折射率,下标和分别代表的 是 样品和标准品,按照惯例,罗丹明的荧光量子产率记为%。 .荧光光谱 图为. ?体系相互作用的荧光光谱图。由图可知,? 第三章量子点与原啉钠相互作用及其分析应用 皇量 ??皇量毫量量鲁曼鼍量罾曼量量罾量???鲁舅罾曼皇曼曼曼置量?? 具有很强的荧光性质。加入. 后,随着浓度的增加,的荧 光值逐渐降低,即对. 的荧光有猝灭的作用。并且量子点的荧光猝 灭值与的浓度增大呈线性变化。 图 . .原卟啉钠相互作用的荧光光谱及线性关系. . .,.,., .:.,.,.,.,.,., .‖,:.×。/ .反应条件的影响 .缓冲溶液酸度的影响 与体系荧光强度猝灭 实验研究了.缓冲溶液的对. 的影响图,结果表明:.选为体系最佳反应值。因此,本实验选择在. 的缓冲条件下进行反应。 两南人学硕十学位论文 图 缓冲溶液的的影响 ? ./. : /,她:. .缓冲用量的影响 实验对?.. 体系.缓冲溶液用量条件进行了优化图。结 作为反应用量。 果表明用量在... 时效果最佳,实验选用. 图 缓冲用量的影响. /,:?/,:. :. . 用量的影响 实验考查. 用量对体系荧光强度的影响图。实验结果表明, . 溶液用量为.?. .体系的最佳反应条件中,适宜的. 第三章噩了点与原卟啉铺相互作用及?分析麻用 。当. 的用量不足或者过量时都会影响荧光强度。实验确定? 的最佳用量为. 浓度为.一/。 图 用量的影响 . : /,. .反应时间的影响 实验测定了在不同的反应时间,体系的荧光强度图。实验结果表明,体 后测定,体系的 系在 后荧光强度猝灭值保持基本稳定。故实验选在 。 最佳反应时间为 图反应时间的影响 . / 铆?: /,印.:.西南人学硕十学位论文 .反应机理的探讨 众所周知,荧光猝灭可以分为两类,静态猝灭和动态猝灭【。猝灭速率常数随 温度 的上升为动态猝灭,但反过来猝灭速率常数随温度升高而降低是静态猝灭【。 荧光猝灭 机制可以定量地分析不同温度 和 与.方程?: 、 【】.... 半。【】 凡和表示加前后. 的荧光。‰和【】分别是?猝 灭常数和猝灭剂溶液的浓度。图可以看出,随着温度的升高,增大,说明 与. 体系的荧光猝灭形式为动态猝灭。 图运用?方程对不同温度下体系荧光猝灭数据的拟合 ./,. .. 量子点发生荧光猝灭的另一方面原因,通过实验我们总结为,量子点的能量 转移到 反应机理图图。荧光能量转移可分为辐射能量转移和非辐射能量转移;若 发生辐射能量转移,会导致物质的荧光光谱畸形【。图中.体系的荧光光谱 没有畸变,因此与之间的能量转移为非辐射能量转移。非辐射能量转移又分 为共振能量转移和交换能量转移【,即长距离能量转移和短距离能量转移。 根据理论,有如下计算公式】: 一旦 南“,第二帝量点丁腺卟啉钠相互作用及兵分析心, .× 一 一,名式中为能量转移效率,凡和分别为加入前后体系的荧光强度; 为能量 转移效率为%的临界距离,,.为量子点与之间的距离;铲为偶极空间取向因 子, 取受体和供体各向随机分布的平均值/;?为没有存在的情况下量子点的量 子产率,取.;为介质折射率,取水和有机物折射率的平均值.;朋为量子点 之间的 荧光发射光谱与紫外一可见吸收光谱的重叠积分,通过图在? ..~。 重叠积分得.× ,最后再由式 由式计算得为.%,由式计算得尺为. 。因此 计算得,.为. ,且满足..【’,由此证明量子点与 之间的能量转移是共振能量转移。 众所周知,荧光共振能量转移发生的一个必要的因素是吸收光谱和发射 光谱的光谱重叠。图展示了.的重叠光谱。从图可以看出,量子点的发射光 ,二者有个较大的重叠面 谱的峰位置在 ,的吸收光谱范围从 到 积。荧光发生猝灭的这个过程中,量子合成时,大量的谷胱甘肽能自组装在量 子点 表面,形成带负电荷的碲化镉超分子。在碱性缓冲溶液,自身带负电荷。碲化 镉量 子点的没有与直接,碲化镉量子点之间的距离,也有利于二者之间发生能量 传递。 因此得出结论:量子点与相互作用,使量子点的能量传递到?上,导致碲化镉 量子点荧光发生猝灭。 . 毒. 飞 .图鼙子点和原卟啉钠的发射和吸收光谱的重叠光谱. 。 / : /,:.× 两南大学硕士学位论文 .’?、 、?’ 图量子点与原卟啉钠之间的荧光共振能量转移示意图 .在动态猝灭模式下,荧光物质和荧光猝灭剂之间发生碰撞而影响激发态的荧光团, 所以吸收光谱并不会发生变化。相反,形成基态复合物的静态猝灭模式,则将改变吸收 光谱的荧光副。此外,形成的基态复合物可以导致紫外.可见吸收光谱的改变已有报道 【。图为量子点一原卟啉钠体系的紫外.可见吸收光谱。由图可以看出,单独的 和量子点为参比的曲线和,只是发生了一定的褪色,没有新的特征峰产生。 因此,由?导致量子点的荧光发生猝灭的类型并不属于静态猝灭,而是属于动态猝 灭【。 图体系的紫外可见吸收光谱. ,?, . / ?:“舢,:.第币丁器『.点’原卟啉钠科巧乍用及】分丰麻用 .分析及应用 .共存物质的影响 在?浓度为“?。时,相对误差为?%范围内,实验考查了一些常见离子 对原卟啉钠与. 体系的荧光强度的影响,结果列于下表中。由表可以看 出,.谷氨酸、.精氨酸、、知、。等对体系的影响较大,允许的浓度较小, 在测量时需尽量避免它们的存在。胰蛋白酶、、、‘等对体系的影响较小,允许 的 浓度较大。 表 与. 体系共存物质的影响/ .标准曲线和灵敏度 在优化的实验条件下,不同浓度的与. 相互作用。在一定的范 围内,体系的荧光猝灭程度与的浓度呈现良好的线性关系。其线性方程为: . .,相关系数为.,线性范围为..“/,检出限 ‘ 为. ./,故原的定量分析及其实际样品中含量的测定具有一定 可行性。 两南大学硕十学位论文 .血清中的检测 新鲜血清样本健康的人类和 测定血清中?的含量参照文献【,取. ,取 上 三氯乙酸是混合均匀用 离心机离心分钟。取上清液稀释至 述方法处理好的溶液,用移液器移取到一个 容量瓶,然后. 碲化镉量子点, . ?缓冲溶液,加入适量浓度的,反应一段时间,进行测定。结 . 果列在表。 按实验方法各测定了份样品,相对标准偏差均在.%.%范围内,平均回收 率分别为.%..%。故该方法可用于原卟啉钠的测定。 表血清中样品的分析检测 : .结论 用谷胱甘肽作为稳定剂,合成了水溶性. 。在一定的条件下, 相 荧光猝灭的程度与?的浓度成良好的线性关系。本文研究了与 互作用的荧光、紫外.可见吸收光谱特征、适宜的反应条件和影响因素。探 讨了 与的相互作用可能的机理,二者之间发生了动态猝灭,并且伴有能量的转移。 由此 建立一种以 作探针快速灵敏检测含量的新方法。 参考文献, , ., 【】 , : ,...:.,, : . 【】 , ,只 ., ,:. 【】 ’ , .,,第三币蛩点弓原卟啉钠栩’匾作用及其分析应用 ,.,,:. 【】 , ., ,//..,,:. 【】 心 , , ., ., ,, ..,,:. 【】, ,., ,. ...,,:. 【】 ’ , ., ,. .,,:.【】, .,:. ,.,, 【】 , ., ,:. 【】 , , .,,. ,.,,: 【】 , , ., ,.,,:., ., / : 【】 ,. .,,:. ,【】 ’ ., : .,, ,. . , 【】 , ., ..,& .,,: .【】 ., , ,:. 【】 , ,., ,两南人学硕,学位论文 , ., ,:.., 【】 ,. 【】颜承农,张华新,刘义,梅平,李克华,童金强.,百草枯与牛血清白蛋白结 合作用 的荧光光谱,化学学报,,:. 【】许金钩,王尊本.,荧光分析法第三版【】.北京:科学出版社,:?. 凡 , , & ., 【】 ?. .,,: , 【】 .,: . .,,:. 谢 【】 , , ., , ., ,:.【】 , ., , .,,:. , ., 【】 , , ,. ..,,:牛 .第网帝量了点与叶绿索铜钠盐相百作用及其分析麻用 第四章量子点与叶绿素铜钠盐相互作用及其分析应用 ,作为一种天然水溶性安 叶绿素铜钠盐 全无毒食用色素图。是经过联合国粮农组织和我国食品添加剂标准委员会批准使用 的色素。该化合物用途广泛。在医药方面。对机体及细胞有腻和、促进新陈代 谢的功效。有较强的防癌、治癌作用。已有文献报道叶绿素含量的测定,是应用分光 光度法对植物叶子进行研磨或浸提叶片中的叶绿素后进行的】,也有报道用法对 藻类叶绿素含量进行测定,分光光度法检测牙膏中含量【。但用荧光法检测 的方法还未见报道。 以谷胱甘肽为稳定剂,合成了具有高荧光性能的量子点 。分别采用荧光光谱、紫外.可见吸收光谱,研究了 与 之间的相互作用机理。研究结果表明,在为.的缓冲溶液中,与 相互作用使的荧光发生猝灭,并且的浓度与的荧光猝灭呈现良 好的线性关系.,线性范围. /。 /,检出限/为. 因此,可以作为一种快速、简便、定量测定的新方法。 图叶绿素铜钠盐的结构 . .实验部分 .仪器与试剂 仪器: .型荧光分光光度计日本,日立公司,用于扫描荧光光谱: 型紫外.可见分光光度计上海,天美公司用于扫描紫外.可见吸收光谱; .型酸度计上海,雷磁调节溶液酸度. 试剂:叶绿素铜钠盐.,阿拉丁试剂公司,上海;氯化镉?., 上海试剂厂:碲粉.,中国医药化学试剂公司,上海;谷胱甘肽.,阿拉丁