有机染料—铜配合物在半胱氨酸荧光分析中的应用

论文摘要

巯基化合物是生物体内的重要生物活性物质，可作为细胞内的抗氧化剂，参与蛋白质和DNA的合成以及物质的运输和新陈代谢等。半胱氨酸是生物体内非常重要的巯基类物质，具有抑菌作用和解毒等独特的功能。生物体内半胱氨酸含量的变化或代谢失调均会导致一些疾病的发生。通过测定生物体内半胱氨酸含量，可作为某些代谢疾病诊断的依据，因此实现半胱氨酸快速、灵敏的检测具有十分重要的意义。半胱氨酸具有较强的还原性，而Cu（Ⅱ）离子具有氧化性，利用氧化还原反应可实现对半胱氨酸高选择性识别。据此本论文选择易与铜离子配位的含有邻二羟基或相似结构的芳香有机荧光染料如钛铁试剂、营素红和桑色素等作为研究主体；研究了此类试剂的铜离子配合物与氨基酸分子间的作用，探讨了芳香环结构对半胱氨酸测定灵敏度的影响；建立了系列灵敏度高、选择性好的半胱氨酸的荧光光度分析方法。本论文分为五个章节进行阐述。第一章简单介绍了半胱氨酸、谷胱甘肽等巯基化合物分析的发展现状。对目前应用于半胱氨酸分析的主要方法作了较详细评述，其中包括高效液相色谱法、电化学方法、流动注射化学发光法、毛细管电泳法、紫外可见分光光度法、荧光光度法等。第二章采用荧光光谱法和紫外-可见吸收光谱法研究了具有邻苯二酚结构的钛铁试剂-铜配合物与半胱氨酸间的作用。钛铁试剂与铜（Ⅱ）在80℃时方能形成稳定配合物，在pH 8.0的B-R缓冲溶液中该配合物的激发波长和发射波长分别为290 nm和350 nm。加入半胱氨酸后钛铁试剂-铜配合物在350 nm处的荧光显著增强，并且在一定浓度范围内体系荧光强度的增大与半胱氨酸浓度呈良好的线性相关性。据此建立了一种测定半胱氨酸的新方法，检测限为7.46×10-8mol·L-1，线性范围为7.46×10-7～2.20×10-5mol·L-1。该方法用于测定混合氨基酸样品中的半胱氨酸，回收率为94.0～100.7％。第三章研究了茜素红与铜离子间的相互作用，并建立了测定铜离子的荧光方法。为了进一步优化及简化测定半胱氨酸的条件，提高方法在生物体系中的应用前景，我们选择了具有蒽环结构的茜素红作为铜离子的配位体，由于其结构特点配合物的激发波长及发射波长均会较钛铁试剂向长波方向移动。实验结果显示：在pH 6.55的B-R缓冲溶液中，茜素红与缓冲液中的H38O3形成强荧光体，其激发波长徼发射波长分别为435 nm和587 nm。Cu（Ⅱ）的加入使ARS-H38O3配合物在587 nm处的荧光猝灭，并且溶液颜色由黄色变为红色。研究结果表明：Cu（Ⅱ）对ARS的强结合能力使ARS-H38O3配合物分解，同时形成ARS-Cu（Ⅱ）配合物，致使体系的荧光光谱猝灭。Cu（Ⅱ）浓度在1.0x10-6～2.4×10-5mpl·L-1范围内，体系荧光强度变化与Cu（Ⅱ）浓度呈现良好的线性关系，方法检测下限为1.01×10-7mol·L+1。该方法用于废水中Cu（Ⅱ）含量的测定，回收率为95.5～101.0％。第四章研究了茜素红-铜配合物与半胱氨酸与之间的相互作用。理想的生物体系荧光探针需要发光主体的荧光量子产率高、激发波长和发射波长位于长波长处（可见光区），这样既能提供高的灵敏度又可有效避免生物体被灼伤及荧光漂白。茜素红-H38O3体系的激发波长和发射波长分别为435 nm和587 nm，满足理想荧光探针要求。在pH 6.51的B-R缓冲溶液中，ARS-Cu（Ⅱ）的发光很弱，L-半胱氨酸的巯基将Cu（Ⅱ）还原为Cu（Ⅰ）并形成配合物，从而破坏ARS与Cu（Ⅱ）的络合，使配合物中的茜素红游离出来并与缓冲体系中的H38O3结合，形成强荧光体。实验发现在1.08×10-6～4.0×10-5mol·L-1浓度范围内，荧光强度的增加与半胱氨酸的浓度成良好的线性关系，该方法检测限为1.08×10-7mol·L-1。本方法用于测定新鲜猪血水解液中的半胱氨酸，回收率为93.2～100.2％。第五章采用荧光光谱法和紫外．可见吸收光谱法研究了L-半胱氨酸与桑色素-铜配合物的作用过程。桑色素具有超离域度，整个分子形成一个大π键共轭体系，有较强的荧光发射。尽管桑色素不含有邻二羟基，但分子中吡喃环的氧原子和苯环上的羟基对铜离子有强配位能力，在常温下能形成稳定的铜配合物。在pH 7.4的B-R缓冲溶液中，桑色素-铜配合物在539 nm处发射弱荧光。半胱氨酸的加入导致体系在539 nm处的荧光显著增强，并且在一定浓度范围内体系荧光强度的增大与半胱氨酸浓度呈良好的线性关系，同时吸收光谱也发生明显的变化。据此建立了半胱氨酸的荧光测定方法，线性范围为6.52×10-7～2.20×10-5mol·L-1，检测限为6.52×10-8mol·L-1。该方法用于测定猪血蛋白水解液中的半胱氨酸，回收率为91.3％～94.9％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 半胱氨酸分析方法的研究进展
• 1.1 引言
• 1.2 高效液相色谱法
• 1.2.1 柱前衍生高效液相色谱法
• 1.2.2 柱后衍生高效液相色谱法
• 1.2.3 高效液相色谱法-电化学检测法
• 1.3 流动注射分析法
• 1.3.1 与化学发光检测器联用
• 1.3.2 与紫外分光光度计联用
• 1.3.3 与电化学检测器联用
• 1.3.4 与其它检测器联用
• 1.4 电化学分析法
• 1.4.1 电极直接测定法
• 1.4.2 电化学修饰法
• 1.5 分光光度法
• 1.5.1 紫外可见分光光度法
• 1.5.2 荧光法分光光度法
• 1.6 结束语
• 参考文献
• 第二章 铜-钛铁试剂配合物荧光光谱法测定半胱氨酸
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 半胱氨酸存在时配合物Tiron-Cu（II）荧光光谱的变化
• 2.3.2 半胱氨酸存在时配合物Tiron-Cu（II）吸收光谱的变化
• 2.3.3 样品分析
• 2.3.4 实验条件的优化
• 2.3.4.1 酸度的影响
• 2.3.4.2 反应时间和温度的影响
• 2.3.4.3 络合比的测定
• 2.3.5 共存组份的影响
• 2.3.6 机理探讨
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 茜素红与铜离子的相互作用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 2+对ARS-H₃BO₃配合物荧光光谱的影响'>3.3.1 Cu²⁺对ARS-H₃BO₃配合物荧光光谱的影响
• 2+对ARS-H₃BO₃配合物吸收光谱的影响'>3.3.2 Cu²⁺对ARS-H₃BO₃配合物吸收光谱的影响
• 3.3.3 实验条件的优化
• 3.3.4 共存组份的影响
• 3.3.5 样品分析
• 3.3.6 作用机理探讨
• 参考文献
• 第四章 茜素红S-铜（II）金属配合物与L-半胱氨酸作用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 L-半胱氨酸与ARS-Cu（II）配合物作用的荧光光谱
• 4.3.2 L-半胱氨酸与ARS-Cu（II）配合物作用的吸收光谱
• 4.3.3 实验条件的优化
• 4.3.4 共存物质的影响
• 4.3.5 样品分析
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 基于铜-桑色素配合物荧光光谱法测定半胱氨酸
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 半胱氨酸存在时配合物Morin-Cu（II）荧光光谱的变化
• 5.3.2 实验条件的优化
• 5.3.3 络合比的测定
• 5.3.4 共存组份的影响
• 5.3.5 样品分析
• 5.3.6 机理探讨
• 5.4 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 致谢