摘要：具有长波长荧光发射特性的碳点(CDs)材料由于其在生物领域的广阔应用而受到越来越多的关注。长波长发射荧光碳点的合成主要基于高温高压的方法,室温合成的方法和研究还比较少。采用碱催化的方式,将氢氧化钠溶液与果糖溶液混合后透析,无需加热和其他额外的能量输入即可制备出一种蓝绿色发光可调的碳点,并通过透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、稳态荧光光谱仪等光谱技术对合成碳点进行了表征。进一步采用圆二色分光光度计和皮秒时间相关单光子计数等测量系统对碳点与牛血红蛋白(BHb)之间的相互作用进行了探究。虽然已有较多应用碳点检测BHb的研究,但这些研究更注重分析BHb检测的效果,而对BHb猝灭碳点荧光的机理还缺少较为详细的系统性证明。测量得到了二者在不同温度下相互作用的Stern-Volmer图像,以及碳点在BHb加入前后的荧光寿命,结果表明BHb对碳点荧光的猝灭是一个静态的过程。并且在该过程中,BHb的α-螺旋含量下降了约3%,证明了碳点会使蛋白的结构发生改变。BHb与碳点混合后形成了复合物,导致碳点的荧光下降。通过分析干扰样品以及反应时间对检测BHb的影响,证实了碳点检测BHb具有良好的选择性和稳定性。另外,碳点荧光强度下降,下降比例与BHb浓度成线性关系,因此可以设计基于碳点荧光猝灭的血红蛋白生物传感器,用于微量BHb的特异性检测,所检测的线性范围为0~5μmol·L^(-1),检测限为243 nmol·L^(-1)(S/N=3)。所合成的碳点还可以实现双波长激发检测,实验证实在370和425 nm激发下,碳点的荧光猝灭程度和BHb的浓度之间表现出良好的线性关系,这为该荧光探针检测BHb提供了更多的应用价值。由于该碳点的合成手段简便,操作技术难度低且合成原料容易获得,该荧光探针对BHb的微量检测在生命科学研究和刑侦领域都具有十分重要的意义。

摘要：甲醛(HCHO)是目前室内空气主要污染物之一,长期暴露在过量甲醛环境中会对人的眼睛、皮肤、呼吸器官等产生严重危害,甚至可能导致神经系统功能的丧失^([1])以及耳、鼻和喉癌^([2])。因此,快速、高效、准确地实现甲醛气体的检测,对于保障人类健康具有重大的意义。当前有很多种方法可以用于甲醛气体的检测。例如,气相色谱法(GC)^([3])和高效液相色谱法(HPLC)^([4]),色谱仪器能够提供低至μg·m^(-3)级别的浓度检测,但是仪器较为大型笨重,并且检测非常耗时,难以实现实时连续地对甲醛气体浓度的监测;基于气敏薄膜的半导体气体传感器具备响应时间短,稳定性高以及可连续监测等优点,然而这类传感器通常检测限较高(>300μg·m^(-3)),并且选择性差^([5]);基于酶的生物传感器通常有较好的灵敏性和选择性,但是其热稳定性通常较差,这严重限制了其应用^([6])。比色法和荧光法由于响应速度快,灵敏度高,检测限低,选择性好以及传感器简单便宜等特点,被广泛地应用于甲醛气体传感器的设计中去^([7-9])。这种方法是利用探针分子与甲醛发生特异性结合,形成新的物质,从而引起探针吸收光谱的变化或者发出荧光,实现对甲醛的定量测量。Descamps等使用4-氨基-3-戊烯-2-酮(Fluoral-P)作为探针分子,设计了一种手提式的甲醛检测仪^([10])。Fluoral-P是一种烯氨酮结构的物质,能与甲醛特异性结合形成环状化合物3,5-diacetyl-1,4-dihydrolutidine(DDL)。由于Fluoral-P自身的特征吸收带与DDL的吸收带相隔较远,同时与甲醛结合后能够产生大斯托克斯位移的荧光峰,因而被广泛应用于甲醛检测。然而, Fluoral-P在空气中有水分子存在的情况下极其不稳定,容易发生水解,形成乙酰丙酮和氨气,严重限制了Fluoral-P在甲醛检测上的应用^([10])。采用紫外可见吸收光谱、稳态荧光光谱和气相色谱质谱(GC-MS)技术研究了Fluoral-P的一种衍生物, 4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮(3F-FP),与甲醛溶液相互作用的光学和化学特性。实验发现, Fluoral-P的水解速率为k=1.555 9×10^(-5) L^2·mol^(-2)·s^(-1),然而, 3F-FP具有非常低(接近0)的水解速率,水溶液环境下表现出了极好的稳定性。同时, 3F-FP可以与甲醛反应生成一种类似DDL的环状化合物6F-DDL,使得3F-FP在430 nm处出现了一个新的吸收带,并且在峰值489 nm处的荧光强度也得到了明显增强,增强因子为12,在峰值处的荧光增长速率为k=7.881×10~3 h^(-1)。下一步我们将使用多孔玻璃作为3F-FP探针的载体,不仅可以提高3F-FP分子浓度,也可以增加探针分子与甲醛的接触表面积^([11]),荧光增长速率还可以得到进一步的提高,因此3F-FP分子在甲醛气体检测领域具备了良好的应用前景。

摘要：由于金属离子包括铜离子对人体的重要性,报道了一种含单个色氨酸的新型多肽分子(WDAHSS),证明利用这种分子可以通过荧光光谱测量的方法实现铜离子灵敏检测。WDAHSS的荧光由其包含的色氨酸残基的本征荧光贡献,易被铜离子猝灭。通过分析铜离子在不同pH值条件下与WDAHSS作用的荧光光谱并与单个色氨酸分子的光谱相比较,详细研究了铜离子猝灭WDAHSS荧光的机理。研究表明,WDAHSS结构中的组氨酸通过金属配位与铜离子作用,并联合肽键形成稳固的四方形平面结构,螯合铜离子,致使色氨酸残基发生荧光猝灭。同时详细讨论了不同pH值环境对WDAHSS荧光光谱的影响。通过荧光光谱测量和数值拟合,推测了WDAHSS和铜离子的结合常数。为了增强WDAHSS抗pH干扰的能力,特意对其氨基端乙酰化,在生理pH值范围内稳定了其荧光发射。此外,WDAHSS也采用了一些特殊设计的结构,很好地增强了它对铜离子灵敏探测的特异选择性和生物相容性。对WDAHSS的进一步研究有望用于生物体内或细胞内荧光成像检测。