基本信息
- 项目名称：
- 核黄素与Hg(Ⅱ)的相互作用及其荧光识别研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 研究发现Hg(Ⅱ)与核黄素在水溶液中有较强的选择性结合能力，在常见金属离子中核黄素单一选择性与Hg(Ⅱ)结合，并使其荧光猝灭。Hg(Ⅱ)的加入使核黄素荧光寿命从4.78 ns降低为4.19 ns，荧光猝灭常数为1.40×10(4) L/mol。Hg(Ⅱ)与核黄素形成1:1型络合物，表观结合常数为2.89×10(5) L/mol。基于上述选择性结合的荧光猝灭作用，建立了一种新的Hg(Ⅱ)荧光检测方法，该方法的检测线性范围为1.0×10(-9)- 8.0×10(-6) mol/L，检出限为1.0×10(-9) mol/L。 利用天然荧光有机物做Hg(Ⅱ)荧光分子探针是一项独创性研究工作。不仅避免了目前Hg(Ⅱ)荧光分子探针繁琐的有机合成，而且核黄素的安全性也是各种合成探针无法相比的。这种分析方法符合绿色化学理念。另外，核黄素还具有来源广泛、价格低廉、水溶性等优点。
- 详细介绍：
- 荧光检测是近年来得到快速发展和广泛应用的检测方法，在高灵敏选择性检测，特别是生物原位示踪检测方面发挥了巨大作用。金属离子在生命、环境等系统中发挥着重要作用。汞是其中毒性最强的重金属元素之一，对环境和人体健康有很大危害。因此，研究Hg(Ⅱ)与重要生物活性物质的相互作用、建立新的Hg(Ⅱ)检测方法，对于生物、化学、环境及医学等都有着特殊意义。 Hg(Ⅱ)与DNA的相互作用早就引起了人们的重视。近期的研究发现核酸中的碱基胸腺嘧啶(T)与金属离子中的Hg(Ⅱ)有很强的选择性相互作用，可诱导形成T-HgII-T错配碱基对。朱道本等人曾利用T与Hg(Ⅱ)的结合特性，以T为识别基团、芘为荧光基团设计合成了Hg(Ⅱ)荧光分子探针。Zang等人也以T为识别基团合成了对Hg(Ⅱ)具有良好效果的荧光分子探针。荧光分子探针检测金属离子的优点已被公认，但在过渡及重金属离子荧光分子探针方面还有些问题有待解决。因此，相关探针的设计、合成和应用成为了分子识别领域的研究热点，本实验室在这方面也做了一些研究工作。 本研究工作利用荧光光谱法研究了水溶液中Hg(Ⅱ)与核黄素有较强的选择性结合能力，发现在常见金属离子中核黄素单一选择性与Hg(Ⅱ)结合，并使核黄素荧光猝灭。Hg(Ⅱ)的加入使核黄素荧光寿命从4.78 ns降低为4.19 ns，荧光猝灭常数为1.40×10(4) L/mol。Hg(Ⅱ)与核黄素形成1:1型络合物，表观结合常数为2.89×10(5) L/mol。基于上述选择性结合的荧光猝灭作用，建立了一种新的Hg(Ⅱ)荧光检测方法，该方法的检测线性范围为1.0×10(-9)- 8.0×10(-6) mol/L，检出限为1.0×10(-9) mol/L；用于合成样中Hg(Ⅱ)的检测，效果较好。 利用天然荧光有机物做Hg(Ⅱ)荧光分子探针是一项独创性研究工作。不仅避免了目前Hg(Ⅱ)荧光分子探针繁琐的有机合成，而且核黄素的安全性也是各种合成探针无法相比的。这种分析方法符合绿色化学理念。另外，核黄素还具有来源广泛、价格低廉、水溶性等优点。相信该方法将成为一种广泛应用的Hg(Ⅱ)荧光检测方法。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 金属离子在生命、环境等系统中发挥着重要作用。汞是其中毒性最强的重金属元素之一，对环境和人体健康有很大危害。因此，研究Hg(Ⅱ)与重要生物活性物质的相互作用、建立新的Hg(Ⅱ)检测方法，对于生物、化学、环境及医学等都有着特殊意义。
科学性、先进性及独特之处
- Hg(Ⅱ)与DNA及蛋白质的相互作用已被广泛研究，为其毒理学和病理学研究提供了基础信息。而Hg(Ⅱ)荧光分子探针的设计、合成是一项具有较高难度的研究工作。本研究发现Hg(Ⅱ)与核黄素具有较强的结合能力，可单一选择性荧光猝灭识别Hg(Ⅱ)，这为Hg(Ⅱ)毒理学研究提供了新信息，并由此建立了一种新的Hg(Ⅱ)荧光检测方法。
应用价值和现实意义
- 发现核黄素是一种水溶性、廉价、安全、天然的Hg(Ⅱ)荧光分子探针，在常见金属离子中单一选择性荧光猝灭识别Hg(Ⅱ)。有希望建立一种可广泛使用的新Hg(Ⅱ)检测方法；为Hg(Ⅱ)毒理学研究提供了新的信息。
学术论文摘要
- 利用荧光光谱法研究了水溶液中核黄素与Hg(Ⅱ)的相互作用，发现在常见金属离子中核黄素单一选择性与Hg(Ⅱ)结合，并使核黄素荧光猝灭。Hg(Ⅱ)使核黄素荧光寿命从4.78 ns降低为4.19 ns，荧光猝灭常数为1.40×10(4) L/mol。Hg(Ⅱ)与核黄素形成1:1型络合物，表观结合常数为2.89×10(5) L/mol。基于上述选择性结合的荧光猝灭作用，建立了一种新的Hg(Ⅱ)荧光检测方法，该方法的检测线性范围为1.0×10(-9)- 8.0×10(-6) mol/L，检出限为1.0×10(-9) mol/L；用于合成样中Hg(Ⅱ)的检测，效果较好。
获奖情况
- 曾于2008年12月在本校荣获第八届大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1 de Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; Gunnlaugsson, T. et al. Chem. Rev. 1997, 97, 1515-1566. 2 Callan, J. F.; de Silva, A. P.; Magri, D. C. Tetrahedron 2005, 61, 8551-8588. 3 Que, E. L.; Domaille, D. W.; Chang, C. J. Chem. Rev. 2008, 108, 1517-1549. 4 Nolan, E. M.; Lippard, S. J. Chem. Rev. 2008, 108, 3443-3480. 5 Wang, Z.; Zhang, D. Q.; Zhu, D. B. Analytica Chimica Acta 2005, 549, 10-13. 6 Miyake, Y.; Togashi, H.; Tashiro, M. et al. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2172-2173. 7 Forakera, A. B.; Khantwal, C. M.; Swaan, P. W. Adv. Drug. Deliver. Rev. 2003, 55, 1467-1483.
同类课题研究水平概述
- 金属离子在生命、环境等系统中发挥着重要作用。汞是其中毒性最强的重金属元素之一，对环境和人体健康有很大危害。因此，研究Hg(Ⅱ)与重要生物活性物质的相互作用、建立新的Hg(Ⅱ)检测方法，对于化学、环境及医学等都有着特殊意义。 Hg(Ⅱ)与DNA的相互作用早就引起了人们的重视。近期研究发现[1]核酸中的碱基胸腺嘧啶(T)与Hg(Ⅱ)有很强的选择性相互作用，可诱导形成T-HgII-T错配碱基对。朱道本等人[2]曾利用T与Hg(Ⅱ)的结合特性，以T为识别基团、芘为荧光基团设计合成了Hg(Ⅱ)荧光分子探针。荧光分子探针检测金属离子的优点已被公认，但在过渡及重金属离子荧光分子探针方面还有些问题有待解决[3]。因此，相关探针的设计、合成和应用成为了分子识别领域的研究热点，本实验室在这方面也做了一些研究工作[4,5]。 本研究工作发现Hg(Ⅱ)与核黄素有较强的选择性结合能力，为其毒理学研究提供了新信息。 研究发现在常见金属离子中核黄素单一选择性与Hg(Ⅱ)结合，并使其荧光猝灭。由此建立了一种新的Hg(Ⅱ)荧光检测方法。利用天然荧光有机物做Hg(Ⅱ)荧光分子探针是一项独创性研究工作。不仅避免了目前Hg(Ⅱ)荧光分子探针繁琐的有机合成，而且核黄素的安全性也是各种合成探针无法相比的。这种分析方法符合绿色化学理念。此外，核黄素还具有来源广泛、廉价、水溶性等优点。相信该方法将成为一种广泛应用的Hg(Ⅱ)荧光检测方法。 [1] Miyake, Y.; Togashi, H.; Tashiro, M. et al. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2172-2173. [2] Wang, Z.; Zhang, D. Q.; Zhu, D. B. Analytica Chimica Acta 2005, 549, 10-13. [3] Nolan, E. M.; Lippard, S. J. Chem. Rev. 2008, 108, 3443-3480. [4] Guo, X.; Qian, X.; Jia, L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2272-2273.[5] Zhang, Y.; Guo, X.; Si, W. et al. Org. Lett. 2008, 10, 473-476.
