随着科学技术的的快速发展,人类社会对化工和电子产品的需求急剧加大,人类不合理的使用和排放导致重金属离子污染问题也越来越严重,人类的生活环境受到了严重威胁。所以如何快速、简单、有效的检测环境中的重金属离子,对于分析化学、环境科学和生命医学等领域都具有极其重要的意义。重金属离子化学探针在分析化学领域的研究快速发展,一个理想的化学探针应具备良好的选择性,较高的灵敏度,易于合成且可逆性好的特点。多肽基化学探针由于具备诸多优点而备受关注。在多肽基化学探针中,荧光多肽传感,多肽基比色传感和电化学传感的研究较为热门。另外多肽基化学探针由于良好的水溶性和生物相容性而被广泛用于生物医学领域的研究。本文基于化学探针的原理,设计、合成了三个多肽基Cu²⁺,Hg²⁺荧光探针,分别研究了它们对金属离子传感的选择性和Cu²⁺,Hg²⁺传感效应的性能。主要内容介绍如下:1.简单介绍了多肽基重金属离子化学探针的研究背景及设计原理,并总结了近年来多肽基化学探针的研究进展,提出了本课题的研究目的和意义。2.基于荧光五肽（D-GHGGW-COOH,D-P5）的Cu²⁺,Hg²⁺和S^2-荧光探针的研究。以丹磺酰氯（Dansyl chloride）作为荧光基团,采用Fmoc固相多肽合成法合成了荧光五肽（D-GHGGW-COOH,D-P5）,通过荧光光谱研究了D-P5与17种金属离子和6种阴离子的相互作用。结果表明,D-P5对Cu²⁺和Hg²⁺具有较好的荧光选择性,对Cu²⁺和Hg²⁺分别表现为“Turn off”和“Turn on”荧光响应。并利用紫外吸收光谱对D-P5与Cu²⁺和Hg²⁺的相互作用进行了表征。进一步研究了D-P5对Cu²⁺和Hg²⁺的荧光传感性质及其影响因素,D-P5与Cu²⁺和Hg²⁺的键合比均为2:1,结合常数分别为11.23×10⁵ M^-1/2和6.54×10⁴ M^-1/2,检出限分别为85.0 nM和25.0 nM。另外,D-P5-Cu和D-P5-Hg体系均对S^2-表现出较好的荧光响应,检出限分别为0.22μM和0.38μM。3.多肽基Cu²⁺,Hg²⁺荧光化学探针（D-HPGW-NH₂,D-P4）及其生物巯基（GSH,Hcy和Cys）的荧光检测研究。通过进一步优化荧光五肽（D-GHGGW-COOH）,采用Fmoc固相合成法合成了Cu²⁺,Hg²⁺双向检测的多肽基荧光探针Dansyl-HPGW-NH₂（D-P4）。同样,该荧光四肽D-P4与Cu²⁺和Hg²⁺之间表现出很好的特异性结合能力,而其它离子对其检测干扰很小。Cu²⁺的加入导致D-P4的荧光峰发生荧光猝灭,而Hg²⁺的加入使多肽的最大荧光峰从550 nm蓝移至505 nm（550 nm的荧光强度逐渐降低,505 nm处的荧光强度逐渐增强）,D-P4对Hg²⁺是很好的荧光比率化学探针。并运用紫外可见吸收光谱和圆二色光谱研究了该荧光肽D-P4与Cu²⁺和Hg²⁺的相互作用。进一步研究了D-P4对Cu²⁺和Hg²⁺的荧光传感性质及其影响因素,D-P4与Cu²⁺和Hg²⁺的键合比分别为1:1和3:1,结合常数分别为8.82×10⁴ M^-1和2.87×10⁵ M^-1/3,检出限分别为105.0 nM和37.0 nM。更重要的是Cys的加入可以将D-P4-Hg体系中的Hg²⁺夺出,使得D-P4的荧光峰再次回复,从而实现了D-P4-Hg体系对生物巯基（GSH,Hcy,和Cys）的荧光检测,D-P4-Hg体系对Cys的检出限为82.0 nM。4.基于荧光共振能量转移机制特异性检测Hg²⁺的多肽基荧光探针Dansyl-ECEW-NH₂（D-P4）。采用Fmoc固相合成法合成了特异性检测Hg²⁺的多肽基探针Dansyl-ECEW-NH₂（DP-4）。DP-4利用半胱氨酸残基上的巯基以及两侧谷氨酸残基上的游离羧基与Hg²⁺发生相互作用,从而使DP-4发生折叠,缩短了荧光团Dansyl与色氨酸残基的距离,导致两者之间发生荧光共振能量转移,所以Hg²⁺的加入会导致色氨酸的荧光峰降低,而荧光团Dansyl的荧光峰增强。并运用紫外可见吸收光谱、圆二色谱以及电化学等技术对荧光肽DP-4与Hg²⁺的相互作用进行了研究。DP-4与Hg²⁺的键合比为1:1,结合常数分别为9.09×10⁴ M^-1,检出限为23.0 nM。而Cys等生物巯基的加入会导致DP-4-Hg体系的荧光峰再次增强,而不是“On-Off”再生作用机制,这可能是生物巯基与DP-4-Hg体系之间发生了相互作用。DP-4-Hg体系对Cys的检出限为52 nM。通过圆二色光谱法研究DP-4-Hg体系对Cys的检测更为灵敏,检出限达到8.8 nM。