基于谷胱甘肽制備的銀納米簇和Maillard反應(yīng)熒光產(chǎn)物構(gòu)建光學(xué)傳感器的研究.pdf

1、谷胱甘肽（Glutathione，GSH）是一種含有活性巰基和γ-酰胺鍵的小分子肽，其廣泛存在于生物體內(nèi)，可直接或間接參與生理活動(dòng)。由于GSH具有較強(qiáng)的還原性，可以起到抗氧化作用，因此，GSH可在生物體內(nèi)保護(hù)細(xì)胞和神經(jīng)等不受氧自由基的損害。此外，GSH含有氨基、羧基、巰基和酰胺基等配位基團(tuán)，因此，GSH是很多金屬離子的螯合劑。GSH上的活性巰基可與重金屬離子作用，尤其可與金/銀發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，因此，GSH可作為模板制備金/銀納米簇。

2、本論文首先基于GSH對(duì)銀離子的螯合特性，以檸檬酸鹽包裹的銀納米顆粒為前體，以GSH為刻蝕劑制備了發(fā)射強(qiáng)烈藍(lán)色熒光的銀納米簇。此外，GSH是一種典型的氨基化合物，可代替氨基酸與羰基化合物發(fā)生Maillard反應(yīng)，本論文進(jìn)一步以GSH和抗壞血酸為底物，制備了Maillard反應(yīng)熒光產(chǎn)物。與此同時(shí)，結(jié)合分子熒光和紫外-可見(jiàn)吸收光譜技術(shù)，本論文對(duì)基于GSH制備的銀納米簇和Maillard反應(yīng)熒光產(chǎn)物在水溶液中的光學(xué)特性進(jìn)行了研究，并以其為探針構(gòu)

3、建了檢測(cè)生物分子和環(huán)境污染物的光學(xué)傳感器。
　　1.谷胱甘肽刻蝕法制備銀納米簇
　　本章中，首先以檸檬酸鹽為穩(wěn)定劑，以硼氫化鈉為還原劑制備了大尺寸的銀納米顆粒，進(jìn)一步以谷胱甘肽為刻蝕劑對(duì)銀納米顆粒進(jìn)行刻蝕，在水溶液中制備了穩(wěn)定的、發(fā)射藍(lán)色熒光的銀納米簇，其平均粒徑約為1.93nm，在水溶液中的熒光量子產(chǎn)率約為1.8%。實(shí)驗(yàn)考察了制備過(guò)程中各反應(yīng)物的用量對(duì)銀納米簇的影響，以期得到光學(xué)性能更好的銀納米簇。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)利用熒光光譜、

4、紫外-可見(jiàn)吸收光譜以及高分辨的透射電子顯微鏡對(duì)銀納米顆粒向銀納米簇的轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，基于傅里葉變換紅外光譜、能量色散X射線光譜、元素分析等技術(shù)對(duì)制備的熒光銀納米簇進(jìn)行了表征。
　　2.基于銀納米簇可逆的pH響應(yīng)性質(zhì)構(gòu)建尿素和葡萄糖的光學(xué)傳感器
　　本章實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增加或降低溶液的pH可以引起銀納米簇在溶液中可逆的聚集和分散，從而導(dǎo)致溶液的熒光強(qiáng)度和吸光度可逆性的降低和恢復(fù)。銀納米簇表現(xiàn)出的 pH誘導(dǎo)的可逆行為可歸因于其表面配

5、基（谷胱甘肽）和檸檬酸鹽含有的大量氨基和羧基基團(tuán)，這些功能基團(tuán)使得銀納米簇之間極易形成弱的分子間相互作用力（如氫鍵作用等），并使其在溶液中保持平衡。然而，改變?nèi)芤旱膒H會(huì)打破銀納米簇原有的平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致銀納米簇可逆的聚集和溶液光譜信號(hào)的可逆變化。此外，由于尿素和葡萄糖可以通過(guò)酶催化反應(yīng)分別產(chǎn)生NH3和葡萄糖酸，從而改變?nèi)芤旱膒H值。本章基于此原理，進(jìn)一步以谷胱甘肽刻蝕法制備的銀納米簇為光學(xué)探針，構(gòu)建了可再生的尿素和葡萄糖生物傳感器。

6、該傳感器靈敏度高、選擇性好，已將其用于實(shí)際樣品分析，實(shí)現(xiàn)了人血清和尿液中尿素和葡萄糖的檢測(cè)。
　　3.以銀納米簇為探針結(jié)合頂空-單液滴微萃取技術(shù)構(gòu)建高靈敏、高選擇性的溶解氨的光學(xué)傳感器
　　本章以谷胱甘肽刻蝕法制備的銀納米簇為探針，基于熒光和紫外-可見(jiàn)吸收光譜、頂空-單液滴微萃取技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的溶解氨傳感平臺(tái)。其傳感機(jī)理為氨的揮發(fā)性和堿性及探針對(duì)溶液pH變化的敏感響應(yīng)，在堿性溶液中銀納米簇極易聚集從而導(dǎo)致溶液的熒光猝滅

7、和吸光度降低。此外，該傳感器具有較高的選擇性和靈敏度，大部分無(wú)機(jī)離子和氨基酸均不干擾水溶液中氨的檢測(cè)，傳感器的線性響應(yīng)范圍為10–350μM，檢出限為336nM。同時(shí)，已將該傳感器用于實(shí)際水樣中溶解氨的檢測(cè)，結(jié)果令人滿意。
　　4.谷胱甘肽和抗壞血酸的Maillard反應(yīng)熒光產(chǎn)物的制備及其快速檢測(cè)Hg2+和生物巰基的應(yīng)用研究
　　Maillard反應(yīng)及其熒光產(chǎn)物已經(jīng)引起食品和生命科學(xué)領(lǐng)域工作者的大量關(guān)注。然而，從該反應(yīng)中單獨(dú)

8、分離出熒光產(chǎn)物并將其作為探針用于傳感器領(lǐng)域，以檢測(cè)某一特定物質(zhì)的研究至今尚未見(jiàn)報(bào)道。本章中，我們以谷胱甘肽和抗壞血酸為底物進(jìn)行Maillard反應(yīng)，并從其產(chǎn)物中分離出水溶性的熒光探針，該探針具有非常好的穩(wěn)定性和較高的熒光量子產(chǎn)率（18.2%）。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究了上述Maillard反應(yīng)熒光產(chǎn)物（MRFPs）在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用，在酸性條件下（pH4.1），將其作為探針用于快速、免標(biāo)記地檢測(cè)Hg2+和生物巰基（半胱氨酸、高半胱甘酸和谷胱甘肽）

9、。檢測(cè)機(jī)理主要是基于Hg2+可以猝滅MRFPs的熒光，而生物巰基可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)優(yōu)先與Hg2+作用，從而使反應(yīng)溶液的熒光恢復(fù)。該傳感體系具有較高的選擇性和靈敏度，檢測(cè)Hg2+、半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽的線性響應(yīng)范圍分別為0.05–12、0.5–10、0.3–20和0.3–20μM，檢出限依次為22、47、96和30nM（3σ）。此外，該傳感體系已成功應(yīng)用于實(shí)際水樣中的Hg2+和人血漿樣品中生物巰基的檢測(cè)。
　　5.以谷胱甘肽

10、和抗壞血酸的Maillard反應(yīng)熒光產(chǎn)物為成像探針檢測(cè)活細(xì)胞內(nèi)的Fe3+
　　發(fā)展生物相容性好且可用于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)檢測(cè)的成像探針在生物醫(yī)藥和生命科學(xué)領(lǐng)域有著重大意義。本章中，實(shí)驗(yàn)以谷胱甘肽和抗壞血酸的MRFPs為成像探針，構(gòu)建了活細(xì)胞內(nèi)選擇性檢測(cè)Fe3+的生物傳感器。實(shí)驗(yàn)表明，該MRFPs是一種無(wú)生物毒性，且具有非常好的生物相容性的熒光材料。在體外模擬的生理pH（pH7.0）下，與其他金屬離子相比，MRFPs對(duì)Fe3+顯示出較好的特