双二茂铁衍生物的电化学性质及在生物传感器中的应用

摘要

二茂铁及其衍生物因其具有良好的电化学活性、稳定性及低毒性等特点，使其在多个研究领域有广阔的应用前景。基于二茂铁及其衍生物良好的氧化还原活性，其在电化学传感器和分子组装领域占有重要位置。双二茂铁以及桥联二茂铁衍生物与其单核同系物的性质不同，由于金属之间的相互作用而表现出的电化学性质极大地丰富了金属有机电化学的内容。二茂铁及其衍生物作为电子介体以及与DNA间的作用机理和作为DNA电化学传感器的指示剂研究也受到越来越广泛的重视。本论文研究工作旨在研究新型的水溶性电子介体固定化方法，并探索该化合物作为催化型生物传感器电子转移介体和研究DNA的电活性嵌入剂的可行性，为生命化学分析研究提供了基础性资料。 第一部分为综述，详细介绍了二茂铁及其衍生物研究进展，同时也介绍了二茂铁及其衍生物修饰电极的研究概况，然后重点介绍了DNA的基本结构、与DNA相互作用的其他分子的分类、作用模式和作用机理，并总结了目前较为常用的小分子与DNA相互作用的研究方法，在此综述基础上，提出了本论文研究的目的与意义。 第二部分为研究报告，由三部分内容组成。研究报告的第一部分对三种水溶性双二茂铁衍生物在水溶液中的电化学行为进行了研究。结果表明，三种衍生物在水溶液中均表现出良好的电化学可逆性，且在电极表面发生的反应过程均受扩散控制。 研究报告的第二部分为以β-环糊精与戊二醛缩合而成的聚合物(β-CDP)为主体，以Fc<2>B(NO<,3>)<,2>为客体，使之形成稳定的包埋络合物，以此包络物中的Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>为电子传递介体，研制葡萄糖生物传感器。由于包络物的形成，避免了电子传递介体的流失，生物传感器的稳定性得到提高，使用寿命得到延长。并对实验条件进行了选择。优化实验条件下，葡萄糖浓度在1-18 mmol/L范围内与电流呈良好的线性关系，线性方程为1/i<,ss>=0.0014×(1/c)+0.065。在4℃的冰箱里保存15天，电流响应是初始时的96.3％。 研究报告的第三部分利用N,N'-双二茂铁亚甲基丁二胺季铵硝酸盐-Fc2B(NO<,3>)<,2>作为DNA的嵌入剂，用电化学方法研究了固定在金电极上的双螺旋小牛胸腺DNA与Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>之间的相互作用，初步探讨了它们同DNA作用的方式。实验结果表明：根据Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>的结构，其带正电荷，DNA是带负电荷的，故Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>与DNA的结合能力较强，使得峰电流变小，说明Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>分子与DNA链骨架上的磷酸基团间主要是通过静电作用相互结合；同时还计算Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>氧化态和还原态与dsDNA的表面结合常数之比K<,Ox>'/K<,Red>'约为1.14，可见Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>的氧化态比还原态与DNA作用更强烈；在较低(小于19mM)的离子强度下，二者之间的作用主要以静电作用为主，当离子强度继续增大(大于19mM)，则以插入作用为主。这些结论表明Fc<,2>B(NO<,3>)<,2>是一种良好的电活性嵌入剂。

目录

文摘

英文文摘

声明

1综述 二茂铁及衍生物的性质及其应用研究进展

1.1二茂铁及其衍生物简介

1.1.1二茂铁的结构及性质

1.1.2二茂铁及其衍生物的生理活性

1.2二茂铁及其衍生物在电化学分析方面的研究进展

1.2.1基本电化学性质

1.2.2电化学催化和电化学标记物

1.2.3电化学传感器中电子转移介体

1.3二茂铁及其衍生物修饰电极的制备及其特点

1.4二茂铁及其衍生物与DNA的研究现状

1.4.1 DNA的结构

1.4.2非共价结合

1.4.2共价结合

1.4.3剪切作用

1.6小分子与DNA相互作用的研究方法

1.6.1光谱法

1.6.2电化学方法

1.6.3序列凝胶电泳和足印迹分析技术

1.6.4黏度测定方法

1.7本论文的目的和研究内容

2.研究报告

2.1新型水溶性双二茂铁衍生物电化学行为研究

2.1.1引言

2.1.2试验部分

2.1.3结果与讨论

2.1.4 小结

2.2基于主客体固定介体的葡萄糖生物传感器的研制

2.2.1引言

2.2.2试验部分

2.2.3结果与讨论

2.2.4小结

2.3新型水溶性双二茂铁与小牛胸腺DNA相互作用的研究

2.3.1引言

2.3.2试验部分

2.1.4小结

总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果