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手性(chirality)是自然界的基本属性。手性化合物的结构核心是不对称碳原子,构成的手性对映异构体呈镜像对称,其物理、化学性质几乎一样,但它们始终不能重叠。宇宙万物也常常仅偏爱其中某一种对映体,形成单一对映体主导的“手性均一性”现象。如生命体中组成蛋白质的α-氨基酸基本上是左旋的,而自然界中的核酸所呈现旋光性又与氨基酸相反。在各向异性的环境中手性对映体之间的选择性差异不容忽视,尤其是在生物机体中的代谢和调控过程中所表现出的不同生物效应可能会导致“三致”(致癌、致突变和致畸)异常状况。当环境中的手性污染物通过生物间的迁移转化在生物体内积累,将会严重威胁生物体的生命健康,所以对环境中手性污染物的分析研究至关重要。而对于手性对映体污染物的分离分析,或不经分离而同时测定,或对其在环境中的选择性行为分析研究是环境分析的热点和难点。基于此,本论文以精氨酸、肉碱、普萘洛尔为研究对象,以核酸适配体为生物传感器,金纳米粒子和半导体量子点为探针试剂,利用荧光分光光度法探索实现对这些手性对映体污染物进行手性识别的新方法研究。本文探究了各个体系的荧光光谱特征及其影响因素、最佳实验条件、选择性实验方法以及分别建立了基于荧光光谱法对实际样品的分析应用研究。本论文在两项国家自然科学基金(No.21175015;No.21475014)的资助下完成,其主要研究内容如下:1.基于核酸适配体建立的生物传感器对手性精氨酸的荧光识别研究实验以核酸适配体(Apt)结合金纳米粒子(AuNps)为生物传感器,建立了一种灵敏、快速、简单的方法来对精氨酸(Arg)进行手性识别。利用透射电镜(TEM)、荧光光谱、紫外-可见光谱表征所合成的AuNps和结合后的复合物(Apt-AuNps)。FAM修饰的Apt有很强的荧光信号,直接在其中加入D/L-Arg,其光谱信号未发生明显改变;但是当在Apt溶液中加入AuNps后,体系的荧光强度显著减弱,再在其中加入D-精氨酸和L-精氨酸,荧光强度呈现不同程度的恢复,L-Arg恢复的程度大于D-Arg。利用此方法可实现对D-精氨酸和L-精氨酸的同时测定,检测范围分别为0-300nM和0-400nM,线性相关系数为0.9939和0.9952。实验还对反应条件进行了优化,得到最优pH值为7.2,金纳米的最优浓度为10nM,FAM-Apt的最优浓度为60nM。荧光恢复阶段的最适反应时间为40min。最后将该方法应用于实际样品(尿液)的测定,实验结果满意。2.基于氧化石墨烯修饰的CdTe量子点对手性肉碱的荧光识别研究本实验在合成CdTe QDs后,成功的将氧化石墨烯作为配体之一,修饰到CdTe QDs的表面。以此氧化石墨烯修饰的CdTe QDs量子点(GO-CdTe QDs)为荧光探针,建立了一种新颖、简单、方便的荧光光谱方法应用于检测手性肉碱。对于合成的氧化石墨烯修饰的CdTe QDs,利用透射电镜、傅里叶红外光谱、荧光光谱进行了表征,通过结果分析合成的GO-CdTe QDs较为成功。由于氧化石墨烯独特的性质,在加入D-肉碱和L-肉碱之后,D-肉碱使GO-CdTe QDs体系的荧光光谱信号增强,而L-肉碱却使体系光谱信号减弱。所以此方法不仅能检测D-肉碱,也能定量测定L-肉碱。考察实验所需的条件及其影响因素,优化确定最佳条件,表达现象更为明显。并以加标回收实验进行实际分析应用,结果满意。3.基于N-乙酰基-L-半胱氨酸包裹的CdTe量子点对手性精氨酸的荧光识别研究实验利用N-乙酰基-L-半胱氨酸包裹的CdTe量子点为荧光探针,采用荧光光谱法成功实现对精氨酸对映体的手性识别。单独的N-乙酰基-L-半胱氨酸包裹的CdTe量子点溶液荧光强度较弱,当加入D-精氨酸和L-精氨酸后,体系的荧光信号发生有趣的变化,其中D-精氨酸使体系荧光强度增强,而L-精氨酸对体系荧光强度影响不大,基于此现象实现对精氨酸对映体的手性识别和对D-精氨酸的定量测定。同时优化了实验条件及其影响因素,包括反应时间、体系酸度、N-乙酰基-L-半胱氨酸包裹的CdTe量子点的用量等。另外还讨论了体系的反应机理和光谱信号不同的原因。最后,利用加标回收实验进行实际分析应用,结果满意。4.基于N-乙酰基-L-半胱氨酸包裹的CdTe量子点对普萘洛尔对映体的荧光识别研究对于手性对映体的测定,先分离后测定的技术已经成熟,而不经分离同时测定是环境中污染物选择性分析关注的重点。本实验利用N-乙酰基-L-半胱氨酸包裹的CdTe QDs(NALC-CdTe QDs)对普萘洛尔对映体成功的实现了不经分离同时测定,而且此方法灵敏快捷成本低,具有可操作性。基于此用荧光光谱(FL)法可对普萘洛尔对映体实现手性识别和同时测定。NALC-CdTe QDs本身的荧光信号很强,但当加入R-普萘洛尔和S-普萘洛尔后,荧光信号均减弱,其中S-普萘洛尔使体系的荧光信号更弱。基于荧光信号减弱程度的不同,实现对R/S-普萘洛尔的同时测定。考察实验的条件及其影响因素,优化得到最佳条件,据此获得很好的线性相关,并且将此方法应用于实际样品中R/S-普萘洛尔的检测,结果令人满意。