共振瑞利散射测定孔雀石绿、铅和凝血酶的新方法研究

摘要

共振瑞利散射(Resonance Rayleigh Scattering,RRS)是一种新兴的分析技术,它始于20世纪90年代后期。由于该法具有灵敏度高、处理过程简便和分析速度快等特点引起了人们极大的关注。同时,它也为分析物质的分子结构、尺寸、形状、电荷分布和结合状态提供了新的研究方法。研究表明,具有相反电荷的两种离子,借助静电作用、疏水作用和电子转移作用形成离子缔合物时,能引起共振瑞利散射的显著增强,并改变光谱特性。目前,这个技术已经广泛地用于研究和测定金属离子、非金属无机物质、生物大分子、一些物理化学参数、表面活性剂和药物等。除了用普通染料作为共振瑞利散射技术的探针以外,各种新型的纳米材料也被作为探针引入到了散射技术中,如金纳米、银纳米、量子点、DNA适配体及DNA酶等。
　　 本文应用RRS技术建立了测定孔雀石绿、铅和凝血酶的新方法。研究了他们的RRS光谱特征、适宜的反应条件、影响因素和分析应用,并对反应机理和RRS增强的原因做了初步的讨论。本文的主要研究内容如下:
　　 1.采用共振瑞利散射技术研究一些杂多酸和孔雀石绿的相互作用
　　 在强酸性介质中,孔雀石绿和一些杂多酸(硅钨酸和硅钼酸)相互作用导致共振瑞利散射显著增强。针对硅钨酸-孔雀石绿体系和硅钼酸-孔雀石绿体系,其最大散射波长分别出现在343 nm和352 nm。本实验考察了杂多酸-孔雀石绿络合物的散射光谱特征、影响因素和最佳反应条件。该法呈现出高的灵敏度,硅钨酸-孔雀石绿体系的最低检测限(3σ)为26.23 ngmL-1,硅铝酸.孔雀石绿体系的最低检出限(3σ)为8.43ngmL-1。由于硅钼酸-孔雀石绿体系具有更高的灵敏度,因此被用来作为方法的选择性研究。同时,采用紫外分光光度法讨论了离子络合物的形成机理和组成比例。初步讨论了散射增强的原因并且进一步讨论了散射光谱和吸收光谱的相互关系。据此建立了一种简单、灵敏、快速直接测定痕量孔雀石绿的RRS方法。
　　 2.免标记凝血酶适配体探针共振瑞利散射法高灵敏、高选择性测定铅离子在pH值为7.4的Tris-acetate(10mM)缓冲介质中,铅离子和凝血酶适配体(TBA)通过异常高的亲和力结合在一起。在没有铅离子存在的情况下,凝血酶适配体以随机的线圈结构存在并且呈现出相对较低的散射强度。相反,当铅离子存在时散射强度增加,且最大的散射峰位于365nm。在一定浓度范围内(1.0-120.0nM),散射强度值与铅离子浓度成正比。该法呈现出较高的灵敏度和很好的选择性,且其相应的最低检出限(3σ)为0.90nM。提出了一种选择性好、灵敏度高和简便的共振瑞利散法并成功用于测定痕量的铅离子。在实验工作中,考察了共振瑞利散射光谱的特点、适宜的反应条件及共存物质的影响。并对反应机理进行了初步探讨。RRS法被成功应用于测定水样中的铅离子并获得了非常满意的结果。此外,利用圆二色谱作为检测手段进一步讨论了凝血酶适配体和铅离子结合时,反应产物的结构变化和反应机理。
　　 3.免标记的凝血酶适配体作探针共振瑞利散射法测定凝血酶采用共振瑞利散射法研究了凝血酶适配体和凝血酶的相互作用。在pH为7.4的Tris-HCl(包括1mM Mg2+,1mM Ca2+,5mMK+,140mM Na+)缓冲介质中,凝血酶通过异常高的亲和力与凝血酶适配体结合。使凝血酶适配体由最初的线圈结构转变为G-4分体结构,从而导致共振瑞利散射的增强。凝血酶适配体—凝血酶体系的最大散射峰位于310nm。在一定的浓度范围内(0.3-1.5μM),散射强度值与凝血酶浓度成正比,并且最低检出限(3σ)为29.3nM。在该体系中,主要讨论了散射光谱的特点、最优的反应条件以及散射强度的影响因素。进一步讨论了凝血酶适配体和凝血酶化合物的结构及反应机理。基于以上这些研究,建立了一种新的高灵敏和简单的用于直接测定痕量凝血酶的RRS方法。