核苷酸-镧系配位聚合物发光探针在生物分子检测中的应用研究

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近年来,镧系发光探针因其具有斯托克位移大、发光寿命长、发射谱带窄、光稳定性好、低毒性等优良特点而引起了人们的广泛关注。特别是其较长的发光寿命可以消除生物系统中自荧光和散射光的干扰。遗憾的是,这类包括分子复合物或无机纳米晶体在内的探针应用于检测生物分子很少被报道,这可能是由于其依赖于结构的发光适配性较差。由镧系离子和有机配体通过配位键组成的发光镧系配位聚合物纳米粒子(Ln-CPNs)可以构建一类新型的智能传感平台,与传统的发光器件相比,Ln-CPNs通过调节网络中的元件和结构,可以方便地调节发光器件的发光性能,显示出巨大的发展潜力。基于上述优点,本文在此基础上设计了两种Ln-CPNs,实现了对生物分子的荧光检测。
  本文以一种核苷酸-镧系配位聚合物纳米颗粒(AMP-Tb/Ag+)建立了一种无标记、高选择性、灵敏的荧光传感平台,用于酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)的活性监测及其抑制剂的筛选。该方法将Ag+纳入到核苷酸-镧系配位聚合物AMP-Tb的网络结构中,利用Ag+与模型底物酪胺的产物多巴胺(DA)间的氧化还原反应,将酶促反应与传感平台的信号变化有效地联系起来。通过改变Ag+的电子结构,减弱从AMP向Tb3+的能量转移,并借助多巴醌引起的高效光诱导电子转移过程(PET),促进了Tb3+的发光猝灭。因此,该荧光传感平台可用于定量监测TYR的活性,TYR的活性在0.08到0.20U?mL?1之间具有良好的线性,检出限(LOD)为0.004U?mL?1。该方法成功地应用于人血清样品中TYR活性的准确测定和TYR抑制剂的有效筛选。考虑到镧系元素独特的光谱特征、操作简单、分析性能良好等优越性能,本文所设计的传感平台在临床诊断和药物筛选中具有广阔的应用前景。
  另外,核苷酸-镧系配位聚合物具有良好的自组装性能和封装特性,在核苷酸AMP和Tb3+的自组装过程中,甘氨酸碳量子点(G-CDs)被包裹进入AMP-Tb中,成功得到了镧系配位聚合物封装G-CDs的复合纳米材料,即AMP-Tb@G-CDs。引入Ag+为AMP-Tb的增敏剂,提高AMP向Tb3+的能量转移效率,开启Tb3+的绿色荧光,同时,以Ag+为G-CDs的猝灭剂,减弱G-CDs的蓝色荧光。构建的比率型荧光探针可以进行自我校正,极大地降低外界环境对检测的干扰。生物硫醇(GSH,Cys和Hcy)与Ag+间强的相互作用导致Ag+促进AMP向Tb3+的能量转移效率降低,同时Ag+与G-CDs的相互作用也被减弱,从而实现AMP-Tb@G-CDs对生物硫醇的双波长响应检测。GSH的浓度在6-45μΜ和45-85μΜ之间呈现出良好的线性关系,LOD为0.449μΜ。Cys的浓度在5-25μΜ和25-45μΜ之间呈现出良好的线性关系,LOD为0.082μΜ。Hcy的浓度在5-50μΜ和50-90μΜ之间呈现出良好的线性关系,LOD为0.384μΜ。该传感平台具有较高的灵敏度,并成功地应用于检测人血清中的GSH浓度。此种比率型荧光法在医学诊断检测生物硫醇方面具有潜在的应用价值。
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