多肽是由氨基酸按照一定的序列脱水缩合而成,氨基酸序列不同,合成出来多肽的序列和结构就不同。物质的结构决定了物质的性质与功能。研究并探讨多肽的结构和其性质、功能之间的关系,有利于我们更好的知晓多肽中各种氨基酸的功能,因此在实际应用和工业生产中尽可能合成更简单、生理活性更好的多肽。当今社会,重金属离子的污染日益严重,对人类身体的健康和生活环境造成了严重的危害。所以如何对重金属离子进行快速、有效的检测,对于环境科学、分析化学和生物医学等都具有极其重要的意义。由于化学传感器具有灵敏度高、选择性好和即时性强等优点,因此目前用于检测重金属离子的化学传感器发展较为迅速,尤其是荧光化学传感器、比色化学传感器以及电化学传感器的研究特别引人注目。而基于多肽的化学传感器不仅水溶性好、易于合成,而且具有良好的生物相容性,因此在检测重金属离子的领域中被广泛使用。本文基于化学传感器的原理,设计、合成了五个基于多肽的化学探针,分别研究了金属离子与它们之间的相互作用,为化学传感器的设计提供了理论依据。主要内容介绍如下:1.高选择性检测重金属Cd2+的多肽荧光比率探针的研究本实验选用Dansyl作为荧光基团,利用Fomc固相合成法合成了比率荧光探针Dansyl-P5(Dansyl-Cys-Pro-Pro-Cys-Trp-NH2),利用荧光光谱法、圆二色谱法研究了它与金属离子之间的相互作用。结果表明,该探针对重金属Cd2+有很强的选择性,重金属Cd2+的加入使Dansyl-P5的荧光强度迅速增强。Cd2+的滴定实验表明,Dansyl-P5与Cd2+结合的化学计量比为2:l,其检出限为11.5 nmol·L-1,结合常数为3×1011 mol-2·L2。该探针是通过荧光共振能量转移(FRET)进行传感的。通过不同p H值对它的影响研究表明,该多肽探针在中性溶液中检测Cd2+是比较理想的。因此,有望根据该多肽的这种性质来设计能选择性结合Cd2+的荧光比率化学传感器。2.一种高特异性和高灵敏度检测重金属Hg2+的比色化学探针的研究由于重金属Hg2+与巯基(-SH)之间有独特的作用因此我们合成了一个两端含有Cys的多肽探针P4(Cys-Pro-Pro-Cys),并利用多肽P4和未经修饰的纳米金作用,通过比色法和紫外光谱法研究了金属离子与多肽P4之间的相互作用。结果表明,该探针对重金属Hg2+有很强的选择性,多肽P4中重金属Hg2+的加入与否、量的多少直接影响纳米金的颜色以及它的紫外光谱。通过纳米金溶胶的颜色变化可以直观的判断Hg2+的存在与否。通过纳米金溶胶的紫外可见光谱我们确定该探针对重金属Hg2+的检出限为0.52 nmol·L-1。通过不同p H值对它的影响研究表明,该多肽探针在偏酸性溶液中检测Hg2+是比较理想的。因此,有望根据该多肽的这种性质来设计能选择性结合Hg2+的比色化学传感器。3.五肽Pro-Gly-His-Glu-Tyr的合成及与铜(II)离子作用的研究由于His和Glu是人体一些蛋白与Cu2+结合的重要位点,Pro-Gly结构可以稳定蛋白的β-转角二级结构,Tyr是良好的荧光发射基团,因此本实验合成了一个荧光化学探针P5(Pro-Gly-His-Glu-Tyr),并利用荧光光谱法研究了该五肽P5与多种金属离子之间的相互作用。结果表明,Cu2+对五肽的荧光猝灭作用最显著,而其他金属离子对五肽的荧光猝灭作用较弱。这可能是由铜离子独特的价层结构及五肽本身的性质所决定的。推测五肽与Cu2+作用的猝灭机理为静态猝灭过程,它们相互作用的结合常数Ka为5.54×104。因此,有望根据该多肽的这种性质来设计能选择性结合Cu2+的荧光化学传感器。4.多肽Fc-Cys-Pro-Pro-Cys的合成及与重金属Hg2+作用的电化学研究本实验通过固相多肽合成法将二茂铁基结合到多肽Cys-Pro-Pro-Cys(P4)上,合成出序列为Fc-Cys-Pro-Pro-Cys(Fc-P4)的电化学探针。并用质谱对其进行表征,结果显示二茂铁基顺利的连接到了多肽序列上。同时,利用循环伏安法研究了多肽Fc-P4和金属离子之间的相互作用,结果显示与其他金属离子相比多肽Fc-P4对重金属Hg2+有独特的响应。当有重金属Hg2+存在时,多肽Fc-P4的峰电流明显的降低了。同时也研究了扫描速率对它的影响,结果显示随着扫描速率的增大峰电流也增大,峰电流与扫描速速呈良好的线性关系,说明溶液中的电化学反应为典型的表面吸附控制过程。因此,有望根据该多肽的这种性质来设计能选择性结合Hg2+的电化学传感器。5.一种高选择性检测重金属Ag+的多肽荧光比率探针的研究本次实验利用Fomc固相合成法合成了荧光比率探针Dansyl-P5(Dansyl-Glu-Cys-Glu-Glu-Trp),并利用荧光光谱法研究了它与金属离子之间的相互作用。结果表明,该探针对重金属Ag+有很强的选择性,重金属Ag+的加入使Dansyl-P5的荧光发生了荧光共振能量转移将Trp的能量转移给了Dansyl荧光基团。通过不同p H值对它的影响研究表明,该探针在中性溶液中检测Ag+是比较理想的,其检出限为0.53μmol·L-1。因此,有望根据该多肽的这种性质来设计能选择性结合Ag+的荧光比率化学传感器。