论文部分内容阅读
分子识别在化学传感中占有非常重要的地位,其过程本身包括两种物质间的相互作用,这两种物质常被称作主体和客体、锁和钥匙或者是接受体和底物。最重要的是识别不仅仅被定义为相互作用而且要求主体对客体具有选择性。目前,在生物体内能有效识别具有代谢功能的生物分子成为研究热点。糖分子不仅作为重要的生物学分子在营养结构、新陈代谢和细胞结构中是不可缺少的,而且也是重要的生理活性物质,在控制个人出生、差异和免疫方面发挥着基础性的作用。在活有机体内对单糖的研究和连续监控人体内血糖浓度对于控制糖尿病非常重要。由于这些重要的性质,发展在水溶液中对糖的识别体系是渴望的。荧光传感器由于其高灵敏性、高选择性和非入侵检测等优势,使其成为最灵敏的识别方法之一因此本学位论文针对目前单组份糖识别体系的缺点,构建了9个双组份单糖识别体系,并采用荧光光谱法研究了他们与单糖分子相互作用,得到了高选择性和灵敏性的葡萄糖和果糖识别体系。本论文主要内容包括以下五个方面:第一章,简要概述糖类物质分析方法的研究进展、硼酸与糖的作用机理、糖分子识别传感器及本学位论文的设计思想。第二章,由于葡萄糖传送能量链的破坏将引起各种疾病:肾糖尿、囊肿性纤维化、糖尿病、和癌症等。尤其是,糖尿病导致了长期的健康紊乱。因此本章设计并合成得到四个能够对D-葡萄糖高灵敏检测的组合体系。组合体系中偶氮盐小分子NAHBDS作用发光单元,三个小分子BBVs和一个聚合物q-BBV作用猝灭结合体。q-BBV是首次被使用的聚合型BBV猝灭结合体。相比于小分子BBVs (o-BBV、 m-BBV及p-BBV), q-BBV与NAHBDS组合体系对葡萄糖的检测体系体现了高的灵敏性,尤其是对低浓度的葡萄糖检测。另外,小分子BBVs与NAHBDS组合体系研究中发现,p-BBV/NAHBDS组合体系与D-葡萄糖作用很小,其他组合体系对葡萄糖检测的最佳比例分别为:o-BBV/NAHBDS=50:1、m-BBV/NAHBDS=50:1、 q-BBV/NAHBDS=10:1。第三章,共轭聚合物具有强的光捕获能力,具有倍增光学响应性,可用来放大荧光传感信号,大大提高检测的灵敏度,为生物传感器的发展提供了新的传感模式。因此本章设计合成了水溶性共轭聚合物PP-S-BINOL,并以其为组合体系中发光单元。另外考虑到硼酸功能团结合点与糖的结合空间,设计合成了多硼酸功能化的猝灭结合体viologens (ToBV)。将聚合物PP-S-BINOL分别和三个小分子BBVs和ToBV组合得到四个组合体系。在接近生理条件下,用荧光光谱法研究了上述组合体系对糖分子的识别作用。研究结果表明,o-BBV/PP-S-BINOL对D-葡萄糖有好的灵敏性和线性关系(葡萄糖浓度小于1OmM); m-BBV/PP-S-BINOL在D-葡萄糖浓度小于160mM,其相互作用也呈线性关系;p-BBV的猝灭能力弱,因此不能用于检测糖分子。值得一提的是ToBV/PP-S-BINOL组合体系不仅对D-果糖有较好的灵敏性,更有较好的选择性。对果糖具有如此高的选择性的识别体还未见文献报道过。上述组合体对单糖检测的分别最佳比例(摩尔比)为:o-BBV/PP-S-BINOL=10:1、 m-BBV/PP-S-BINOL=3:1、ToBV/PP-S-BINOL=250:1。第四章,咔唑及其衍生物是一类重要的含氮芳杂环化合物,分子内含有较大的共轭体系和强的分子内电子转移,这种特殊的刚性稠环结构使咔唑类化合物表现出许多独特的性能及生物活性。为了研究以ToBV为猝灭结合体的识别体中发光单元对识别性能的影响,本章设计并合成咔唑-苯水溶性聚合物PPC-SO3Na。在接近生理条件下,用荧光光谱法研究了PPC-SO3Na与ToBV组合体系对糖分子的识别作用。研究结果表明,ToBV/PPC-SO3Na双组分体系对D-果糖有好的灵敏性。同时说明ToBV作为猝灭结合体的组合体中,不同的发光单元对D-果糖的选择性影响不大,而灵敏性有较大的影响。组合体与组合体系最佳比例为:ToBV/PPC-SO3Na=11.25。第五章,总结与展望。