关键词:
同步荧光分析
荧光探针
磷酸根离子
抗生素
镉离子
摘要:
随着我国工农业的飞速发展,人们的生活质量越来越高,但随之而来的是环境污染物的大量排放,污染物随食物链进入人体并积累,会对人体造成不可逆的损伤。因此,能够快速高效的检测环境污染物意义重大。在环境监测领域,基于荧光探针检测技术因其独特的优势而得到广泛应用。这类方法不仅具备优异的选择性和灵敏性,而且能够实现微量污染物的快速识别,目前已成为检测各类无机物和有机物污染物的重要手段。为了拓展荧光探针在环境污染物中应用范围,本文设计了3种不同的荧光探针,建立了3种环境污染物的定量检测方法,实现了水样中PO43-、Cd2+以及护肤精华中氯霉素和土霉素的高灵敏定量检测。
第一部分,基于含铜、锆(Zr4+及Cu2+)的双金属有机框架纳米材料(Cu/Uio-66)以及三种不同荧光染料标记的任意序列的单链DNA构建了一种三色荧光探针,并建立了一种对磷酸根离子(PO43-)高灵敏定量检测的新方法,实现了水样中PO43-的高灵敏定量检测。在没有PO43-时,Cu/Uio-66通过π-π堆积等分子间作用力将染料标记的DNA吸附在材料表面,荧光基团靠近Cu/Uio-66,染料的荧光通过光诱导电子转移效应(PET)被猝灭,此时体系仅能检测到微弱的荧光信号;在有PO43-存在时,其分别与Cu/Uio-66解离出的Zr4+及Cu2+发生反应导致Cu/Uio-66解体,染料标记的DNA从Cu/Uio-66的表面上脱离下来进入溶液中,染料的荧光得到恢复,通过测量荧光强度的变化值,可以建立PO43-的定量分析方法。优化条件下,PO43-的浓度为1.20-150 nmol/L时,三种染料FAM、TAMRA、Cy-5荧光强度的总和与PO43-浓度具有良好的线性关系,荧光强度(F)与PO43-浓度(x)拟合的线性回归方程为:F=29.1684 x+215.9763(R2=0.9996),其检出限为0.71nmol/L(n=9,3σ)。
第二部分,利用氧化石墨烯(GO)作为荧光猝灭剂,结合FAM和TAMRA两种荧光染料分别修饰的氯霉素与土霉素适配体,成功制备了一种双色荧光探针,该探针实现了对两种抗生素的同时快速检测,建立了一步检测氯霉素和土霉素的新方法。当体系中不存在氯霉素和土霉素时,经荧光基团修饰的适配体通过π-π堆积作用被氧化石墨烯吸附,适配体的荧光通过荧光共振能量转移效应(FRET)
发生猝灭,其荧光信号减弱;当体系中存在氯霉素和土霉素时,氯霉素和土霉素与适配体之间能够特异性结合,引起适配体空间结构的变化,这种构象的改变会使适配体从氧化石墨烯表面材料的表面解离,染料的荧光得到恢复。优化条件下,在0.5-40 nmol/L范围内,氯霉素和土霉素的浓度(xi)与对应染料FAM、TAMRA的荧光强度(Yi)之间均具有良好的线性关系,其拟合的回归方程如下:Y1=20.0740 x+5.2452(R2=0.9968);Y2=20.4121 x+61.7262(R2=0.9905)。氯霉素和土霉素的检出限分别为0.28 nmol/L和0.26 nmol/L(3σ,n=9),该方法的加标回收率在97.80~104.40%范围内。
第三部分,将镉离子适配体的末端修饰荧光基团FAM,成功制备了一种对Cd2+具有特异性识别功能的荧光探针,并建立了一种Cd2+高灵敏的定量检测方法。当体系中不存在Cd2+时,适配体以随机的螺旋形式存在于溶液中,体系中能检测到的荧光信号很强。当体系中存在Cd2+时,Cd2+可以与适配体发生特异性结合,诱导适配体形成一种茎环结构,适配体的两端相互靠近形成茎部,茎部一侧的FAM基团靠近另一侧的G碱基,发生光诱导电子转移(PET)现象,FAM的荧光被G碱基猝灭。Cd2+的含量越多,与之结合的适配体就越多,体系中被检测到的荧光信号就越弱,通过体系荧光猝灭的程度与Cd2+的浓度之间的关系即可实现对Cd2+的高灵敏定量检测。优化条件下,在0.4-32.4 nmol/L浓度范围内,体系的荧光猝灭程度(ΔF)与Cd2+浓度(x)之间具有良好的线性关系,其拟合的回归方程如下为ΔF=25.4949x+43.71(R2=0.9957)。该方法的检出限为0.37 nmol/L(3σ,n=9),样品的加标回收率在99.50~103.71%之间,能应用于实际样品的检测。