一种连续识别铜(Ⅱ)和PPi的共轭聚合物荧光传感器的研制及应用

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近年来,由于过渡金属离子和阴离子在工业、生化、医学、环境等领域的广泛应用,它们的检测也受到越来越多的关注。其中,铜作为人体内第三丰富的过渡金属元素,参与了许多生物活动,例如调节新陈代谢、构建骨骼中的钙、酶和蛋白质的重要组成等。但是,铜含量的紊乱则会导致许多疾病的发生。因此,对人体内Cu2+含量的监测是非常必要和重要的。在众多阴离子中,焦磷酸根离子(PPi)作为一种人体内重要的生物阴离子,它经常在ATP水解和DNA聚合酶链反应中被释放出来,并且参与到许多生命活动中,例如RNA和DNA的复制、新陈代谢、抑制钙化等。PPi的重要作用也使得其在人体体液中含量较高,例如关节液、血清和尿液等。但是PPi在体内含量的失衡也会导致许多疾病的产生。目前PPi的检测已成为实时DNA测序的一种方法和癌症研究的一个重要课题。除此之外,据报道关节液中PPi的检测已成为关节炎、软骨钙质沉着病、焦磷酸钙沉积症等疾病诊断的一项重要指标。因此,体液中PPi的检测也显得尤为重要。目前,检测Cu2+和PPi的方法有很多,例如原子吸收光谱法、原子发射光谱法、高效液相色谱法、电化学分析法、紫外比色分析法、荧光光谱分析法等,其中荧光光谱分析法由于设备成本低、操作简单、分析速度快、线性范围宽、检测下限低、灵敏度高等优势,在众多方法中脱颖而出。近年,围绕共轭聚合物大分子设计荧光传感器已成为研究热点,这主要利用了共轭聚合物的π-π*共轭分子导线结构使荧光信号显著放大。目前,实现单独检测Cu2+的荧光传感器已被广泛报道,单独检测PPi的文献也有很多,但是实现Cu2+和PPi在同一体系中连续分析检测的荧光传感器却很少,共轭聚合物荧光传感器更是几乎没有。因此,本论文设计并合成了一种聚苯撑乙炔撑类(PPE)共轭聚合物荧光传感器PPE-DPA,并成功实现了Cu2+和PPi在同一体系中的连续分析检测。在第一章中,概述了Cu2+和PPi的重要作用和检测方法,以及连续检测Cu2+和PPi的荧光化学传感器的研究进展。在第二章中,介绍了PPE-DPA的设计思路和合成步骤,并且对各步产物进行了表征。在第三章中,研究了PPE-DPA对Cu2+的特异性识别和检测,并对测试体系的条件进行了优化。在最优的条件下,进行了Cu2+对PPE-DPA的光谱滴定,得到线性检测浓度范围为0.05-5.0μmol/L,检出限低至24 nmol/L。在第四章中,讨论了PPE-DPA-Cu2+体系对PPi的选择性和抗干扰能力,成功实现了PPE-DPA在同一体系中对Cu2+和PPi的连续检测,并进行了PPi的光谱滴定,得到线性检测浓度范围为0.5-12.0μmol/L,检出限低至230 nmol/L。最后,将PPE-DPA-Cu2+体系应用到关节液和血清中进行PPi的定量检测,结果与文献一致,加标回收率良好,证明了PPE-DPA的实际应用能力。
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