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艾滋病和埃博拉出血热是由人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus, HIV)和埃博拉病毒(Ebola Virus, EBOV)引起的危害性极大的疾病。其中苏丹病毒(Sudan virus, SUDV)作为埃博拉病毒中的一种亚型,危害尤甚。目前仍没有针对这两种疾病的有效治疗药物和疫苗。因此,早期的诊断对疾病的发现和隔离治疗具有重大意义。针对临床检测病毒的常用方法操作繁琐、设备昂贵、费时费力等缺陷,金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)作为新型病毒核酸分子检测试剂的研究引起了人们的广泛关注。MOFs材料制备简单、价格低廉、检测病毒核酸分子具有快速、高效、灵敏、操作简便的特点,可作为一种潜在的用于临床检测病毒核酸分子,诊断相关疾病的新材料。尽管MOFs材料的核酸分子检测功能前景受到了科学家广泛的关注,但是,用于核酸分子检测的MOFs并不多,主要因为大部分报道的MOFs对水稳定性较差。近年来,本课题组一直从事基于季铵盐羧酸配体金属配合物的研究。研究发现,此类金属配合物不仅结构丰富多彩,具有水稳定性能,而且具有良好的DNA结合活性。基于上述研究背景,本课题利用三种不同的季铵盐羧酸配体,构筑了十一种新型的具有良好水稳定性的MOFs,并详细研究了具有三维孔洞结构的MOFs对HIV-1 dsDNA和SUDV RNA保守序列片段的检测性能,简述如下：一、设计合成了两性三羧酸配体H3CmdcpBr (H3CmdcpBr= N-carboxymethyl-(3,5-dicarboxyl) pyridinium bromide)和H3CbdcpBr (H3CbdcpBr = N-(4-carboxyben2yl)-(3,5-dicarboxyl) pyridinium bromide),采用这两个配体分别与稀土金属La (III), Ce(III), Pr(III), Nd(III)反应,成功构筑了五个新型MOFs, [Ln4(Cmdcp)6(H2O)9]n (Ln=La (1), Ce (2), Pr (3), Nd (4))和[La2(Cbdcp)3(H20)10]n (5).化合物1-5通过红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射等表征结构。化合物1-5具有良好的水稳定性。单晶结果显示,化合物1-4为同构的三维MOFs,含有一个边长为9.6A的六边形孔道,化合物5为二维结构的MOF。将金属离子部分同为La(Ⅲ)的化合物1和5用于检测病毒核酸分子。两个化合物在检测HIV-1 dsDNA时,对P-DNA的荧光淬灭率QE为63.5%和56.3%,复苏效率RE值为0.5和0.58,复苏时间为26 min和22 min,而检测限分别为223 pM和89 pM；检测20个碱基对的SUDV RNA时QE值为70.3%和57.2%,RE值为0.62和0.78,复苏时间为30 min和18 min,检测限则达到了112 pM和67 pM。将碱基对延长至30和40个时,检测活性降低。MOFs1和5对HIV-1 dsDNA和SUDV RNA的检测均表现出了良好的特异性,但是RE值有待提高。二、为了筛选检测性能更优的MOFs作为病毒核酸分子检测试剂,我们在第二章的基础上,利用配体H3CmdcpBr和辅助配体4,4’-二吡啶硫醚(dps)与金属Cu(Ⅱ)构筑得到新型的三维MOF[Cu3(Cmdcp)2(dps)4(H2O)4(SO4)]n(6)。化合物6具有良好的水稳定性,并通过红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射等表征结构。单晶结果显示,该化合物具有笼状的晶格结构,其一维孔道的截面呈六角片状,面积达到了16.6×9.7 A2。将其用于检测HIV-1 dsDNA,荧光淬灭率QE为65.3%,RE值为0.91,荧光复苏时间需35分钟,检测限达到196 pM；检测含有二十个碱基的SUDV RNA序列,其QE值,RE值,复苏时间和检测限分别为76.3%,2.27,30 min和73 pM；进一步将其用于碱基数为30-100个的SUDV RNA延长序列的检测,研究结果表明,随着链的延长,化合物的检测性能逐步下降,化合物6能够检测80个碱基对的SUDV RNA序列。三、为了提供更广阔的检测平台,在以上工作的基础上,我们设计合成了一个新的两性三羧酸配体H3CdcbpBr (H3CdcbpBr= 3-Carboxy-1-(3,5-dicarboxy-benzyl)-pyridinium bromide),与金属Cu(Ⅱ)反应,并通过引入不同的辅助配体,构筑得到5个具有良好水稳定性的化合物[Cu(Cdcbp)(H2O)4]n (7), [Cu(Cdcbp)(phen)2]n (8), [Cu(Cdcbp)(dps)]n (9), [Cu(Cdcbp)(bpe)]n (10) 和[Cu(Cdcbp)(bpea)]n(11)。化合物7-11通过红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射表征结构。化合物7-11亦具有良好的水稳定性能。单晶结果显示,化合物7和9为一维链状结构,化合物8为单核结构,10和11为同构的三维MOFs。选择MOF 11用于检测HIV-1 dsDNA和SUDV RNA片段的检测。检测HIV-1 dsDNA时,荧光淬灭率QE为65.1%,RE值为0.98,检测时间为23 min,检测限为81 pM；检测SUDV RNA,其QE值,RE值,复苏时间和检测限分别为83.3%,2.4,23 min和31 pM,该化合物亦可以进一步用于SUDV RNA80个碱基延长序列的检测。