金屬—有機框架化合物MIL-101在熒光分析法中的應用研究.pdf

1、金屬-有機框架化合物(Metal-Organic Frameworks，MOFs)由于其優(yōu)良的化學和物理特性，如多樣性的結(jié)構(gòu)和組成、開放的金屬位點、可調(diào)節(jié)的孔徑和形貌、優(yōu)良的水穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等，被廣泛的用于分析檢測、氣體存儲、藥物傳遞和成像、色譜分離、催化等領域。MIL-101（鉻-對苯二甲酸）作為MOFs家族中優(yōu)秀的一員，因其較好的穩(wěn)定性、大的孔徑和比表面積等，成為了學者們研究的焦點。然而，關于MOFs與生物大分子之間的相互作用的報

2、道還相對較少。本文研究了MIL-101與DNA之間的相互作用，并將其作為了一個降低熒光背景和放大熒光各向異性信號的平臺，應用于HIV-1 DNA、汞離子和碘離子的檢測。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)對HIV-1 DNA的高靈敏檢測當用嵌入型染料SYBR Green(I)(SG)為熒光指示劑檢測DNA時，由于SG與DNA之間的非特異性吸附作用，導致其背景熒光較高，因此信噪比較低。為解決此問題，我們引入了MIL-101作為降低背景信號

3、的平臺用于信噪比的提高。當不存在靶物DNA時，由于靜電作用和π-π堆積作用，SG/探針DNA復合物會被吸附到MIL-101的表面，從而使SG/探針DNA復合物的熒光猝滅，背景信號降低。當存在靶物DNA時，通過雜交作用能形成DNA雙鏈結(jié)構(gòu)，由于雙鏈DNA的剛性結(jié)構(gòu)和空間位阻，將導致其遠離MIL-101的表面，同時，SG會嵌入雙鏈DNA的凹槽，熒光成倍增強。因為體系的背景信號的大幅度降低，所以其信噪比增大，靈敏度提高，據(jù)此建立了一種高靈敏的

4、檢測HIV-1(Human immunodeficiency virus-1，人類免疫缺陷病毒)DNA的方法。實驗結(jié)果表明，引入MIL-101后，體系的信噪比比原來提高了～8倍左右，檢測限達到了73 pM，且提高了對單堿基錯配的選擇性。
　　(2)雙模式邏輯門用于汞離子和碘離子的檢測以MIL-101作為降低熒光背景和放大熒光各向異性信號的平臺，SG為信號指示劑，兩段錯配了13個T堿基的DNA序列為汞離子的探針，建立了以熒光信號和熒

5、光各向異性信號為輸出信號的雙模式邏輯門，用于汞離子和碘離子的檢測。無MIL-101時，由于SG/探針DNA的背景熒光較強，體系的信噪比較低;同時，SG的熒光各向異性值在整個過程中變化很小，幾乎不能被檢測到。引入MIL-101后，當沒有汞離子存在時，SG/探針DNA被吸附到MIL-101的表面，熒光猝滅，背景信號降低;通過MIL-101的吸附作用，SG的質(zhì)量增加，本身的旋轉(zhuǎn)運動受到限制，熒光各向異性增強。當存在汞離子時，由于汞離子能介導T

6、-Hg2+-T雙鏈結(jié)構(gòu)的形成，該雙鏈能遠離MIL-101的表面，同時SG會嵌入雙鏈DNA的凹槽，熒光增強;由于SG遠離了MIL-101，其旋轉(zhuǎn)比較自由，熒光各向異性值又降低。加入碘離子后，因為碘離子與汞離子有很強的結(jié)合作用，能把T-Hg2+-T雙鏈中的汞離子競爭下來，使雙鏈DNA展開為單鏈DNA，因此體系的熒光強度降低，熒光各向異性增強。結(jié)合熒光信號和熒光各向異性信號的的變化，我們建立了一個雙模式的邏輯門并用于汞離子和碘離子的分析，并成