基于谷胱甘肽制備的銀納米簇和Maillard反應熒光產(chǎn)物構建光學傳感器的研究.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，可直接或間接參與生理活動。由于GSH具有較強的還原性，可以起到抗氧化作用，因此，GSH可在生物體內保護細胞和神經(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，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)射強烈藍色熒光的銀納米簇。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，本論文進一步以GSH和抗壞血酸為底物，制備了Maillard反應熒光產(chǎn)物。與此同時，結合分子熒光和紫外-可見吸收光譜技術，本論文對基于GSH制備的銀納米簇和Maillard反應熒光產(chǎn)物在水溶液中的光學特性進行了研究，并以其為探針構

3、建了檢測生物分子和環(huán)境污染物的光學傳感器。
　　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，進一步以谷胱甘肽為刻蝕劑對銀納米顆粒進行刻蝕，在水溶液中制備了穩(wěn)定的、發(fā)射藍色熒光的銀納米簇，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%。實驗考察了制備過程中各反應物的用量對銀納米簇的影響，以期得到光學性能更好的銀納米簇。同時，實驗利用熒光光譜、

4、紫外-可見吸收光譜以及高分辨的透射電子顯微鏡對銀納米顆粒向銀納米簇的轉換過程進行了監(jiān)測，基于傅里葉變換紅外光譜、能量色散X射線光譜、元素分析等技術對制備的熒光銀納米簇進行了表征。
　　2.基于銀納米簇可逆的pH響應性質構建尿素和葡萄糖的光學傳感器
　　本章實驗發(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，從而導致溶液的熒光強度和吸光度可逆性的降低和恢復。銀納米簇表現(xiàn)出的 pH誘導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，這些功能基團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，改變溶液的pH會打破銀納米簇原有的平衡狀態(tài)，從而導致銀納米簇可逆的聚集和溶液光譜信號的可逆變化。此外，由于尿素和葡萄糖可以通過酶催化反應分別產(chǎn)生NH3和葡萄糖酸，從而改變溶液的pH值。本章基于此原理，進一步以谷胱甘肽刻蝕法制備的銀納米簇為光學探針，構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，已將其用于實際樣品分析，實現(xiàn)了人血清和尿液中尿素和葡萄糖的檢測。
　　3.以銀納米簇為探針結合頂空-單液滴微萃取技術構建高靈敏、高選擇性的溶解氨的光學傳感器
　　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-可見吸收光譜、頂空-單液滴微萃取技術，構建了一個簡單的溶解氨傳感平臺。其傳感機理為氨的揮發(fā)性和堿性及探針對溶液pH變化的敏感響應，在堿性溶液中銀納米簇極易聚集從而導致溶液的熒光猝滅

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，大部分無機離子和氨基酸均不干擾水溶液中氨的檢測，傳感器的線性響應范圍為10–350μM，檢出限為336nM。同時，已將該傳感器用于實際水樣中溶解氨的檢測，結果令人滿意。
　　4.谷胱甘肽和抗壞血酸的Maillard反應熒光產(chǎn)物的制備及其快速檢測Hg2+和生物巰基的應用研究
　　Maillard反應及其熒光產(chǎn)物已經(jīng)引起食品和生命科學領域工作者的大量關注。然而，從該反應中單獨

8、分離出熒光產(chǎn)物并將其作為探針用于傳感器領域，以檢測某一特定物質的研究至今尚未見報道。本章中，我們以谷胱甘肽和抗壞血酸為底物進行Maillard反應，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%）。實驗進一步探究了上述Maillard反應熒光產(chǎn)物（MRFPs）在傳感器領域的應用，在酸性條件下（pH4.1），將其作為探針用于快速、免標記地檢測Hg2+和生物巰基（半胱氨酸、高半胱甘酸和谷胱甘肽）

9、。檢測機理主要是基于Hg2+可以猝滅MRFPs的熒光，而生物巰基可以通過競爭反應優(yōu)先與Hg2+作用，從而使反應溶液的熒光恢復。該傳感體系具有較高的選擇性和靈敏度，檢測Hg2+、半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽的線性響應范圍分別為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用于實際水樣中的Hg2+和人血漿樣品中生物巰基的檢測。
　　5.以谷胱甘肽

10、和抗壞血酸的Maillard反應熒光產(chǎn)物為成像探針檢測活細胞內的Fe3+
　　發(fā)展生物相容性好且可用于細胞內物質檢測的成像探針在生物醫(yī)藥和生命科學領域有著重大意義。本章中，實驗以谷胱甘肽和抗壞血酸的MRFPs為成像探針，構建了活細胞內選擇性檢測Fe3+的生物傳感器。實驗表明，該MRFPs是一種無生物毒性，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Fe3+顯示出較好的特