荧光及共振瑞利散射光谱法检测环境中痕量手性污染物

发布时间：2020-07-15 08:05

【摘要】：自然界广泛存在手性(Chirality),而手性对映体(Chiral enantiomers)无论是人工的或是天然的,在自然环境中扮演着的奇妙角色,主导着生命体的奥秘。手性农药的使用有效的增加了粮疏瓜果的产量,解决了人类的温饱问题;手性药物的使用攻克某些疑难杂症;手性添加剂的使用可以改善提高食品的品质和稳定性。但是,任何事物都具有两面性,手性农药对映体有可能严重危害生态环境和人体健康,曾有手性药物对映体导致了畸形儿童的产生,手性添加剂的大量使用也使食品环境变得错综复杂。因此,我们把对人体和环境有害的一类手性物质或对映体统称为手性污染物。手性污染物的不同对映体的生物毒害作用有所差异,对应的环境行为即降解和生物代谢过程也存在不同。因此,分析分离和测定环境中的手性污染物,须弄清楚手性污染物的不同对映体在环境中的选择性行为和生物效应,表征和探索手性对映体的作用和变迁,对于生态环境和人体健康来说都非常重要。本文以L-青霉胺、马拉硫磷两种手性污染物为研究对象,以金纳米粒子(AuNPs)、半导体量子点(QDs)以及藻红B(EryB)为探针试剂,以荧光光谱,共振瑞利散射光谱为主要的光谱分析方法,探究了研究对象与光学探针试剂之间的相互作用对体系荧光光谱以及共振瑞利散射光谱的影响。文中讨论了光谱特征、最佳反应条件等的影响,建立了荧光光谱法对手性药物L-青霉胺的测定,建立了两种不同的共振瑞利散射光谱法对手性农药马拉硫磷的测定。同时对各个体系的机理进行了分析讨论,并将建立的新方法用于实际样品中,取得了满意的结果。本论文在国家自然科学基金(No.21175015、21475014)和重庆市研究生创新项目(CYS17290)的资助下完成。其主要研究内容如下:1.基于青霉胺和N-乙酰基-L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点与Cu~(2+)的竞争反应检测青霉胺D-青霉胺(D-PA),作为一种主要的对映体,通常用于诊所用药。但是,另外一种对映体L-青霉胺却有毒。因此,在生物医药或者环境样品中检测L-青霉胺是一项很有意义的工作。N-乙酰基-L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点用作荧光探针,成功用于检测L-青霉胺。当有Cu~(2+)存在的情况下,CdTe量子点的荧光被显著猝灭由于Cu~(2+)能够与其表面的N-乙酰基-L-半胱氨酸结合,然而,在上述体系中加入L-青霉胺后,体系的荧光能够得到一定程度的恢复。实验结果表明,当加入L-青霉胺后,体系的缓冲溶液、Cu~(2+)的浓度等会影响体系的荧光强度。在最佳实验条件下,体系的荧光恢复程度与L-青霉胺的浓度在2×10~(-7)-4×10~(-6)mol/L呈线性关系,其相关系数为R~2=0.9980.因此,建立了一种新的、简单、快速的检测L-青霉胺的荧光方法,将该方法用于人血清样品和医院废水样品中检测L-青霉胺,取得了满意的结果。2.藻红B作为光散射探针的共振瑞利散射技术检测痕量手性农药马拉硫磷以藻红B作为光散射探针,建立了一种简单、灵敏的光谱方法用于测定手性农药马拉硫磷基于共振瑞利散射(RRS)技术。通过记录体系的荧光光谱、共振瑞利散射光谱以及紫外-可见吸收光谱,讨论藻红B、Pd~(2+)和马拉硫磷三者之间的反应。在最佳实验条件下,当藻红B、Pd~(2+)和马拉硫磷三者单独存在或两两存在时,体系的RRS强度都非常弱。但三者同时存在时,体系的RRS强度显著增强,这可能是由于在酸性条件下,Pd~(2+)能够与马拉硫磷的水解产物和藻红B形成三元复合物。同时,当Pd~(2+)存在时,藻红B的荧光显著猝灭,当再向上述体系中加入马拉硫磷后,荧光强度进一步猝灭。因此,进一步证明体系中形成了三元复合物。在最佳实验条件下,体系的RRS增强的强度与马拉硫磷的浓度在0.012-0.8μg/mL范围内存在良好的线性关系。最低检出限为1.7ng/L,相关系数为0.9960。因此,建立了一种检测马拉硫磷新方法并在实际样品中取得了满意的结果。3.基于L-组氨酸功能化的金纳米-Pd~(2+)测定环境中手性农药马拉硫磷的共振瑞利散射光谱法研究本实验以L-组氨酸作为修饰剂和还原剂,采用一锅合成法合成了具有蓝绿色荧光的L-组氨酸修饰的金纳米。在Pd~(2+)存在的情况下,L-组氨酸修饰的金纳米可以作为共振瑞利散射(RRS)探针,检测手性农药马拉硫磷。在最佳实验条件下,Pd~(2+)可以使L-组氨酸修饰的金纳米的荧光猝灭,同时RRS强度有明显的增强。当向上述体系中进一步加入马拉硫磷后,体系的荧光强度无明显变化,而体系的RRS增强的程度更明显。基于此,建立了检测马拉硫磷的共振瑞利散射光谱法。我们讨论Pd~(2+)、缓冲溶液等反应条件对体系的RRS强度的影响。在最佳实验条件下,RRS增强的强度与马拉硫磷的浓度在0.12-3.2μg/mL存在良好的线性关系,线性方程为ΔI_(RRS)=543.72C_(Mala)+21.06,相关系数为0.9985。文中讨论了三者之间的反应机理以及RRS强度增强的原因。同时,新建立的测定马拉硫磷的方法在实际应用中取得了满意的结果。
【学位授予单位】：重庆三峡学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X830
【图文】：

直方图,电镜,直方图,尺寸

图 2.1.2 NALC- CdTe QDs 的电镜图(a)和相应的尺寸直方图(b)Figure 2.1.2 (a) TEM image of the NALC- CdTe QDs, (b) The corresponding size histogram of theNALC-capped CdTe QDs.图 2.1.3 NALC- CdTe QDs 在不同激发波长下的发射光谱(a)和最大激发和发射光谱(b)以及吸收光谱

直方图,激发波长,发射光谱,电镜

图 2.1.2 NALC- CdTe QDs 的电镜图(a)和相应的尺寸直方图(b)Figure 2.1.2 (a) TEM image of the NALC- CdTe QDs, (b) The corresponding size histogram of theNALC-capped CdTe QDs.

荧光光谱图,青霉胺,荧光光谱图

发现体系的光谱图没有明显的变化。然而，将 Cu2+滴入到 N饰的 CdTe 量子点中，体系的猝灭效果特别的明显，有趣的是，入一定量的 L-青霉胺，体系的荧光强度又会有明显的恢复，见强度恢复这一部分，荧光恢复程度与之对应的 L-青霉胺的量存因此确立了一种简便迅速的方法来分析检测 L-青霉胺基于体系

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