硫化氢荧光探针的研究进展

硫化氢因为具有刺激性的臭鸡蛋气味被人们认为是毒性气体,但是研究发现该气体是生物体代谢过程的产物之一,与很多疾病密切相关。而且研究发现,该气体是目前发现的三种气体递质之一。因此研究硫化氢的具体生理机制具有重要的科学意义。本文综述了近年来发表的检测硫化氢的荧光探针。     

基于NBD胺硫解反应的硫化氢荧光探针

文章通过NBD哌嗪衍生物和对硝基苯甲酸的缩合反应制备了一种新型荧光探针,(4-(7-硝基苯并[c][1,2,5]恶二唑-4-基)哌嗪-1-基)(4-硝基苯基)甲酮(NA-NBD)。采用紫外可见分光光度法和荧光光谱法研究了该探针对硫化氢(H2S)的识别性能。结果表明,NA-NBD本身在560 nm处发射黄绿色荧光,加入Na₂S后,探针发生特异性C―N键裂解反应,释放出NBD巯基衍生物,NBD巯基衍生物几乎不发荧光。同时,溶液颜色由浅黄色变为粉红色,适合裸眼观察。NA-NBD对H₂S的线性响应范围为0～50μmol/L,检出限可达3.07μmol/L。此外,该探针具有良好的细胞膜通透性,成功应用于活细胞内H₂S的高灵敏检测。     

一种新型硫化氢近红外比率荧光探针的研制

设计合成了一种基于花色素染料的近红外比率荧光探针分子1,并将其用于活细胞内内源性和外源性硫化氢的检测.结果表明:探针分子1溶液中加入硫化氢时,因硫化氢对探针分子1中苯并吡喃部分的亲核加成破坏了其共轭体系,导致720 nm处的近红外(NIR)发射荧光强度降低.同时,其加成产物含有完整的半刚性香豆素荧光团,在503 nm处的绿色荧光强度显著增强.由于探针1的发射波长与半刚性香豆素的发射波长不同,因此在加入硫化氢前后有两个完全分离的发射峰,实现了对硫化氢的有效比率检测.当加入4.0μmol·L~(-1)硫化钠时,荧光强度增强了19.2倍.探针分子1对水溶液中的硫化氢的线性响应范围是0.1～4.0μmol·L~(-1)(R~2=0.993 9),检测下限为57.8 nmol·L~(-1).探针分子1对硫化氢比较敏感,响应时间为110 s,且有较好的选择性.此外,探针分子1还被成功应用于活细胞中内源性和外源性硫化氢的荧光成像.     

一种基于分子内环化反应的荧光触发型探针在硫化氢检测中的应用

硫化氢是一种重要的气体信号分子,参与调节多种生物过程.对生物样品内的硫化氢进行选择性成像是理解其生理功能的一个重要手段.本研究报道一种具有新型反应机理的无荧光探针(DNP-CMP)在硫化氢检测中的应用.通过硫化氢介导硫解反应可脱除DNP-CMP的二硝基苯醚保护基,而暴露的羟基引发探针的分子内环化反应,生成荧光分子香豆素,从而实现硫化氢的低背景检测.DNP-CMP检测硫化氢的专一性高,可藉以实现细胞内硫化氢的荧光成像.     

新型碱性磷酸酶荧光分子探针合成及光谱性质

合成了以2-(2-羟基苯基)苯并咪唑作为荧光发射团的新型碱性磷酸酶荧光分子探针.苯并咪唑基苯基磷酸二钠盐,利用质谱、红外光谱、核磁共振谱对其结构进行了表征,研究了与碱性磷酸酶反应前后的光谱变化.荧光发射团的激发波长为316 nm ,荧光发射波长为460 nm,激发光与发射光基本不重叠,大大提高了碱性磷酸酶测定的准确性.     

一种近红外H2S荧光探针的研制

研制了一种7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑-4-醚键联半花菁的近红外区荧光探针分子1,并将其应用于活细胞内内源性和外源性硫化氢的检测.探针分子1由于7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑的淬灭作用,自身无荧光;当加入H_2S时,由于H_2S对探针分子1中醚键的选择性硫解作用,醚键断裂,释放出半花菁荧光基团,波长725 nm处荧光强度显著增强;当加入10倍当量的硫氢化钠时,荧光强度增强了8.5倍.探针分子1对水溶液中H_2S浓度的线性浓度响应范围是0.1～100.0μmol·L~(-1)(R~2=0.995 2),检测下限为0.03μmol·L~(-1).探针分子1的激发和发射波长均在近红外区,对H_2S比较敏感,反应时间相对较短,且有较好的选择性.此外,探针分子1被成功用于活细胞内内源性和外源性H_2S的检测.     

基于阳离子型铱配合物的黏度荧光探针的设计合成及性质

以乙基香兰素、1,10-菲罗啉、2-苯基吡啶和三氯化铱为原料,设计合成了一种新型的基于阳离子型铱配合物的荧光探针(LIr).用荧光光谱法研究了探针LIr对黏度的响应性质,结果表明探针LIr识别黏度具有专一性,其荧光强度可增强约140倍.由于探针LIr对细胞的毒性较低,可将其应用于细胞成像研究.     

1,8-萘酐类铅离子荧光探针的合成及荧光性质研究

以1,8-萘酐和萘乙二胺为原料设计合成了一种新的铅离子荧光探针M1,并对其结构进行了表征.荧光光谱实验表明:在乙醇溶液中,M1对Pb2+表现出了识别性能,随Pb2+的加入,其荧光光谱强度发生明显猝灭,而对Na+、K+、Ag+、Hg2+、Cr3+等离子无明显响应.Job’s plot实验显示M1与金属离子形成结合比为1∶1的配合物,Pb2+在0～9×10-5 mol·L-1范围内,探针的荧光强度与其浓度成线性关系.     

单分子检测中的新型荧光探针

文章综述了单分子检测中的几种新型的荧光探针的结构及细胞生物学及医学领域的一些应用。     

香豆素衍生物荧光探针的合成及性能研究

以香豆素衍生物为基本原料合成了一种新型荧光分子探针TK.通过研究荧光分子探针TK在中性缓冲溶液中对金属离子的识别性能.结果显示,TK可以选择性荧光猝灭识别Cu2+、Fe3+.TK与Fe3+络合后,TK在351nm处的荧光峰强度发生猝灭,猝灭幅度为31％;与Cu2络合后,TK在474nm的荧光峰强度几乎完全猝灭,猝灭幅度达97％.经定量分析显示,TK与Cu2+形成了1∶1型络合物.通过金属离子竞争实验表明,常见的金属离子均不干扰TK对Cu2+的检测.     

一类反应型氟离子荧光探针的合成与性能研究

合成一类以萘酰亚胺为荧光团的反应型氟离子荧光探针,并利用叔丁基二甲基氯硅烷作为识别基团来实现对氟离子的检测.首先对分子结构进行表征,然后通过荧光分光光度计对荧光性能进行研究,检测限能够达到6.167×10~(-8)mol/L,实验结果表明该分子是一类红移型荧光探针,并对氟离子的检测效果很好.     

几种基于聚集诱导发射效应的荧光探针合成及性能研究

聚集诱导发射(aggregation-induced emission)即AIE效应自提出后,引起了广大研究者的注意,在医学、化学、传感等领域有着重要的应用.本研究中设计合成一系列基于吖啶的聚集诱导发射效应的荧光探针,分别为TPA-SADI、TPE-SADI、TBNA和TSNA,并通过核磁和质谱对其结构进行表征.荧光光谱研究发现化合物TPA-SADI和TSNA有较好的荧光聚集效应,同时分析不同结构对聚集诱导发射荧光的影响,例如发色团与桥联基团结构的改变.当存在分子内电荷转移时,会降低AIEgen的荧光强度,而离域π键等形成可以增强AIEgen的荧光。这些研究为聚集诱导发射荧光探针的设计合成提供了可参考的理论基础.     

玉米芯吸附协同低温等离子体对H2S的去除作用研究

为解决低温等离子体高压放电后产生的副产物排放问题,采用玉米芯吸附协同低温等离子体系统来降解硫化氢恶臭气体。确定了电极放电特性参数,考察NTP中的极间电压、H2S初始浓度和CA协同对H2S降解的影响,并分析H2S降解机理。研究表明,CA协同NTP系统能显著提高H2S去除效率,当采用负极放电,极板间距40mm,极间电压15KV,H2S初始浓度为500ppb,吸附时间60min时,CA协同NTP去除H2S的去除率可达到90%以上。     

硫化氢环境下氢扩散的影响因素

采用典型的电化学渗氢装置,对材料的化学成分、焊接和环境中CO2和NH4 的质量浓度、溶液的pH值对硫化氢应力腐蚀开裂中氢扩散行为的影响进行了研究.结果表明:金属中夹杂物数量、焊缝金属中空位和焊接缺陷使得氢扩散系数增加;在硫化氢环境中,氢扩散稳态电流随pH值的增加而降低,随着NH4 的质量浓度的增加而增加,且增加幅度随着pH值的增加而加大;CO2的质量浓度对氢稳态扩散电流的影响是随着pH值的变化而起着不同的作用,在低pH值条件下氢稳态扩散电流随着CO2的质量浓度增加而增加,在较高的pH值中氢稳态扩散电流随着CO2的质量浓度增加而减小.     

井口硫化氢气体扩散及检测方法研究

针对钻井过程中井口溢出的硫化氢气体在大气中扩散且难于检测的问题,建立井口位置流体力学模型。对无风和有风情况下硫化氢的浓度分布进行模拟,并对井口和方井处硫化氢检测方法进行研究。结果表明:无风情况下硫化氢气体容易在方井处积聚,风速对溢出口上部挡板空间硫化氢浓度分布影响很小,对方井处硫化氢浓度影响非常大。针对以上情况,建议在井口处安装倒置放置的扩散式传感器,方井处安装吸入式传感器。从而能更准确检测硫化氢浓度。     

硫化氢间接电解制氢电极材料性能研究

研究了硫化氢间接电解制氢过程中电极材料的性能，考察了不同阴极材料上镀铂厚度、镀铂方式对电极电化学性能的影响，并对阳极材料进行了筛选。实验结果表明，石墨可以作为电解反应器的阳极材料；阴极材料选择石墨载体上离子溅射镀铂，铂层厚度为0．01μm时具有较好的综合性能，但考虑电解反应器的能耗及镀铂成本，阴极可采用无镀层的石墨材料。     

硫化氢间接电解制氢电极材料性能研究

研究了硫化氢间接电解制氢过程中电极材料的性能,考察了不同阴极材料上镀铂厚度、镀铂方式对电极电化学性能的影响,并对阳极材料进行了筛选.实验结果表明,石墨可以作为电解反应器的阳极材料;阴极材料选择石墨载体上离子溅射镀铂,铂层厚度为0.01 μm时具有较好的综合性能,但考虑电解反应器的能耗及镀铂成本,阴极可采用无镀层的石墨材料.     

环流泡沫分离在硫化氢吸收-硫磺回收工艺中的应用

为高效率地脱除H2S液相氧化还原得到的硫磺,开发了气升式二级环流泡沫分离反应器。以含有硫磺的脱硫溶液为模拟体系,测量了气速、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量流量、泡沫相高度和鼓泡相高度比、pH等对硫磺泡沫分离效果的影响。结果表明:低气速有利于泡沫分离;硫磺回收率随表面活性剂SDBS质量流量的增大先增大后基本不变,又随泡沫相和鼓泡相高度比下降而增大;在pH 8~10范围内,分离效果良好。优化条件下,硫磺回收率可达97.43%。     

钴掺杂硫化锌催化剂的制备及其电催化析氢性能

以硝酸钴、硝酸锌为主要原料,分别采用L-半胱氨酸和硫脲为硫源制备钴掺杂硫化锌,借助XRD、SEM、TEM等对其形貌及结构进行表征,并通过析氢实验探讨不同硫化方式对钴掺杂硫化锌电催化性能的影响。结果表明,以L-半胱氨酸硫化法制备的钴掺杂硫化锌催化剂结晶度高且具有更好的电催化析氢效果。     

Hydroxylated graphene quantum dots as fluorescent probes for sensitive detection of metal ions

Highly sensitive methods are important for monitoring the concentration of metal ions in industrial wastewater. Here, we developed a new probe for the determination of metal ions by fluorescence quenching. The probe consists of hydroxylated graphene quantum dots(H-GQDs),prepared from GQDs by electrochemical method followed by surface hydroxylation. It is a non-reactive indicator with high sensitivity and detection limits of 0.01 μM for Cu~(2+), 0.005 μM for Al~(3+), 0.04 μM for Fe~(3+), and 0.02 μM for Cr~(3+). In addition, the low biotoxicity and excellent solubility of H-GQDs make them promising for application in wastewater metal ion detection.