【摘 要】
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重金属离子在工业、农业、医疗等行业的大量使用,已经造成了严重的环境污染。重金属污染具有毒性、持久性和不可生物降解性等特征,对生态系统和人类健康产生了越来越大的负面影响。研究发现,Gd3+和La3+在体内的沉积会造成肝脏、神经系统的损伤,Cu2+在体内的水平异常则与神经退行性疾病紧密相关。因此,亟需建立高效的重金属离子检测方法,用于环境监测、疾病诊断等领域。多肽探针因其合成简单、水溶性好、易于修饰等
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重金属离子在工业、农业、医疗等行业的大量使用,已经造成了严重的环境污染。重金属污染具有毒性、持久性和不可生物降解性等特征,对生态系统和人类健康产生了越来越大的负面影响。研究发现,Gd3+和La3+在体内的沉积会造成肝脏、神经系统的损伤,Cu2+在体内的水平异常则与神经退行性疾病紧密相关。因此,亟需建立高效的重金属离子检测方法,用于环境监测、疾病诊断等领域。多肽探针因其合成简单、水溶性好、易于修饰等显著优点,在金属离子、蛋白质、核酸的检测中广泛应用。本论文拟构建可靶向检测Gd3+、La3+和Cu2+的新型多肽探针,并应用于细胞和生物体内的荧光成像,主要内容如下:（1）构建了TPE（四苯乙烯）修饰的新型多肽探针F1（TPE-Glu-Glu-Glu-Pro-Gly-Glu-Glu-Glu）,该探针以“Turn-On”模式靶向识别Gd3+。F1探针在Gd3+存在时,由于发生聚集诱导发光,荧光显著增强。F1探针与Gd3+以1:3的比例特异性结合,不受其他常见金属离子的干扰。结合常数为2.34×1015（mol/L）-3,表明F1-Gd3+的结合稳定性较好。F1探针在缓冲溶液和唾液中均可高灵敏检测Gd3+,检测限分别达到39 nmol/L和53 nmol/L。该探针具有良好的水溶性和生物相容性,成功应用于细胞和斑马鱼中Gd3+的成像,在生物成像、疾病诊断中有广泛的应用潜力。（2）设计并合成了TPE修饰的两种多肽探针F2（TPE-Glu-Glu-Pro-Gly-Glu-Glu）和F3（TPE-Glu-Pro-Gly-Glu）。响应性实验发现,F2和F3探针在La3+存在时,均会发生聚集诱导发光,导致荧光显著增强;同时,多肽探针中谷氨酸的个数显著影响探针靶向识别的La3+能力,F2探针表现出对La3+更好的特异性结合能力。滴定实验和Job工作曲线表明,F2探针与La3+的结合比为1:2;F2-La3+的结合稳定性较好,结合常数为1.29×1010（mol/L）-2。计算机模拟结果表明,La3+特异性结合多肽探针谷氨酸中的酰胺键和羧基中羟基的氧。F2探针在缓冲溶液和唾液中检测La3+的灵敏度较好,检测限分别达到120 nmol/L和320 nmol/L。该探针具有低细胞毒性,成功应用于细胞和斑马鱼中La3+的成像,在医学和环境样品的检测中有较好的应用前景。（3）构建了Dansyl修饰的多肽探针F4（Dansyl-Gly-Ser-Ser-Gly）,该F4探针可以“On-Off-On”模式靶向识别Cu2+和S2-。F4探针在Cu2+存在时,荧光发生明显淬灭,表明F4探针可以“Turn-Off”模式响应Cu2+。F4探针与Cu2+以1:1的比例特异性结合,不受其他常见金属离子的干扰。结合常数为8.60×10~4（mol/L）-1。F4探针在缓冲溶液中可高灵敏检测Cu2+,检测限达到114 nmol/L。在F4-Cu的复合物中继续加入S2-,其荧光强度会显著增强,表明F4-Cu探针可以“Turn-On”模式响应S2-,并且不受其他常见阴离子的干扰。F4-Cu探针在缓冲溶液中检测S2-的灵敏度较好,检测限达到357 nmol/L。该探针具有良好的生物相容性,并成功应用于细胞和斑马鱼中Cu2+和S2-的成像。该新型多肽探针为Cu2+和S2-的靶向检测提供了新的工具,在疾病诊断和环境保护中有良好的应用潜力。
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