金属—有机框架化合物MIL-101在荧光分析法中的应用研究

【摘要】金属-有机框架化合物(Metal-OrganicFrameworks.MOFs)由于其优良的化学和物理特性,如多样性的结构和组成、开放的金属位点、可调节的孔径和形貌、优良的水稳定性和热稳定性等,被广泛的用于分析检测、气体存储、药物传递和成像、色谱分离、催化等领域。MIL-101(铬-对苯二甲酸)作为MOFs家族中优秀的员,因其较好的稳定性、大的孔径和比表面积等,成为了学者们研究的焦点。然而,关于MOFs与生物大分子之间的相互作用的报道还相对较少。本文研究了MIL-101与DNA之间的相互作用,并将其作为了一个降低荧光背景和放大荧光各向异性信号的平台,应用于HIV-1DNA、汞离子和碘离子的检测。具体研究内容如F：(1)对HIV-1DNA的高灵敏检测当用嵌入型染料SYBRGreenI(SG)为荧光指示剂检测DNA时,由于SG与DNA之间的非特异性吸附作用,导致其背景荧光较高,因此信噪比较低。为解决此问题,我们引入了MIL-101作为降低背景信号的平台用于信噪比的提高。当不存在靶物DNA时,由于静电作用和π-π：堆积作用,SG／探针DNA复合物会被吸附到MIL-101的表面,从而使SG/探针DNA复合物的荧光猝灭,背景信号降低。当存在靶物DNA时,通过杂交作用能形成DNA双链结构,由于双链DNA的刚性结构和空间位阻,将导致其远离MIL-101的表面,同时,SG会嵌入双链DNA的凹槽,荧光成倍增强。因为体系的背景信号的大幅度降低,所以其信噪比增大,灵敏度提高,据此建立了一种高灵敏的检测HIV-1(Humanimmunodeficiencyvirus-1,人类免疫缺陷病毒)DNA的方法。实验结果表明,引入MIL-101后,体系的信噪比比原来提高了～8倍左右,检测限达到了73pM,且提高了对单碱基错配的选择性。(2)双模式逻辑门用于汞离子和碘离子的检测以MIL-101作为降低荧光背景和放大荧光各向异性信号的平台,SG为信号指示剂,两段错配了13个T碱基的DNA序列为汞离子的探针,建立了以荧光信号和荧光各向异性信号为输出信号的双模式逻辑门,用于汞离子和碘离子的检测。无MIL-1O1时,由于SG/探针DNA的背景荧光较强,体系的信噪比较低；同时,SG的荧光各向异性值在整个过程中变化很小,几乎不能被检测到。引入MIL-101后,当没有汞离子存在时,SG/探针DNA被吸附到MIL-101的表面,荧光猝灭,背景信号降低；通过MIL-101的吸附作用,SG的质量增加,本身的旋转运动受到限制,荧光各向异性增强。当存在汞离子时,由于汞离子能介导T-Hg2+-T双链结构的形成,该双链能远离MIL-101的表面,同时SG会嵌入双链DNA的凹槽,荧光增强：由于SG远离了MIL-101,其旋转比较自由,荧光各向异性值又降低。加入碘离子后,因为碘离子与汞离子有很强的结合作用,能把T-Hg2+-T双链中的汞离子竞争下来,使双链DNA展开为单链DNA,因此体系的荧光强度降低,荧光各向异性增强。结合荧光信号和荧光各向异性信号的的变化,我们建立了一个双模式的逻辑门并用于汞离子和碘离子的分析,并成功用于自来水中两者含量的检测。通过以上研究,我们成功的利用MIL-101发展了高灵敏度的检测DNA、汞离子和碘离子的方法,开拓了无荧光的MOFs在分析检测方面的应用。
【作者】方静美；
【导师】李原芳；
【作者基本信息】西南大学，药物分析学，2014，硕士
【关键词】MIL-101SYBRGreenⅠ荧光各向异性；DNA；汞离子；碘离子；

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