基于核苷酸—镧系配位聚合物的能量转移比率荧光检测生物分子

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whbin139
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镧系配位聚合物(LnCPs)因其独特的光学、磁学、电学性质而被广泛应用在传感、抗菌、生物成像、逻辑门构建等领域。尤其是其优异的发光性质,色度高,窄的发光谱带,大的斯托克斯位移,长达毫秒的荧光寿命,使其在生物传感领域具有非常大的应用潜力。本文设计合成了几种LnCPs,通过改变其内部能量传递过程实现了生物分子的比率荧光检测。目前,以镧系配位化合物和含有镧系离子(Ln3+)的纳米复合物为代表的镧系元素发光传感器被广泛的用于炭疽杆菌生物标志物2,6-吡啶二甲酸(DPA)的检测。然而,这些研究大多数基于DPA对Ln3+的敏化,由于合成过程繁琐,选择性差以及受环境的强烈影响,它们中的大多数难以实现细菌孢子中DPA的稳健检测。我们提出了一种新的策略,由两种Ln3+(Tb3+和Eu3+)以及作为配体的鸟苷-5’-单磷酸(GMP)自组装合成双核LnCPs纳米粒子GMP-Tb/Eu,通过阻断GMP-Tb/Eu中的多级能量转移实现DPA的检测。线性检测范围2-16μM,检测限为96 nM。这种智能发光探针在DPA存在时表现出视觉发光颜色变化,可以精确检测复杂生物体系(如细菌孢子)中的DPA。通过激光共聚焦成像也成功地实时监测了细菌孢子萌发时DPA的释放。因此,该探针有望成为有效检测细菌孢子并应对炭疽威胁的有力工具。基于上述设计理念,又利用单磷酸腺苷(AMP)和Ce3+、Tb3+自组装合成了另一种双核LnCPs(AMP-Tb/Ce),基于纳米粒子内部两次能量传递过程(AMP→Ce3+→Tb3+)最终显示出非常好的发光性能。LnCPs具有非常良好的自组装性能,可以封装各种客体分子,因此利用其封装性能将两种客体分子罗丹明B(RhB)和葡萄糖氧化酶(GOx)封装入AMP-Tb/Ce中,成功构筑复合纳米材料RhB&GOx@AMP-Tb/Ce。RhB与Tb3+之间存在一定的能量传递过程,上述复合纳米材料中多级能量传递过程为设计比率型传感平台提供了基础。客体分子GOx具有催化能力,将设计的该复合纳米材料用于葡萄糖的传感。葡萄糖在GOx存在下可以被氧化产生葡萄糖酸和双氧水,AMP-Tb/Ce结构中的Ce3+可以被双氧水氧化为Ce4+,导致其内部多级能量传递过程打断,进而实现RhB&GOx@AMP-Tb/Ce对葡萄糖的比率型荧光响应。线性范围0.4-80μM,检测限为74.3 nM。具有很好的灵敏度,较高的选择性和抗干扰能力,在实际样品中的检测具有非常好的优势。GMP和Gd3+可以通过配位自组装形成配位聚合物GMP-Gd,在自组装过程中引入客体分子可以实现对客体分子的封装。利用LnCPs的封装性能将两种贵金属纳米簇封装入GMP-Gd中,制备了核苷酸-镧系配位聚合物复合材料AgNCs&AuNCs@GMP-Gd。当GSH-AgNCs和Met-AuNCs被GMP-Gd封装之后,两者发生能量转移,表现出Met-AuNCs的发光。碱性磷酸酶(ALP)的引入水解GMP上的磷酸基团,使得GMP与Gd3+的配位能力减弱。GMP-Gd结构被破坏,释放GSH-AgNCs和Met-AuNCs。由于两种纳米簇均为负电,两者相互排斥,无法发生有效地能量传递。Met-AuNCs的发光减弱,与此同时GSH-AgNCs的发光增强。基于此构建了ALP的比率荧光传感平台,线性检测范围为0.18-0.48U·mL-1,检测限为0.051 U·mL-1。该传感平台还可用于ALP抑制剂性能的评估,为ALP活性测定提供了一种简单而灵敏的方法。
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