羅丹明染料作為熒光試劑的應用簡介

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1、羅丹明染料作為熒光試劑的應用簡介鄧武劍學號：20520061151908（廈門大學化學系分析化學廈門361005）摘要：介紹羅丹明染料的結構特征及性質；并綜述近年來羅丹明染料在分析化學和生物技術中的應用進展，并對發(fā)展前景作了展望。關鍵詞：羅丹明染料化學傳感器熒光標記一、概述羅丹明類化合物是以氧雜蕙為母體的堿性咕噸染料，由于特殊的結構及相應的熒光特性，使羅丹明類熒光染料成為化學和生物分析領域中研究較為廣泛的課題。與其它常用的熒光染料相比，羅丹明類熒光染料具有光穩(wěn)定性好、對pH不敏感、較寬的波長范圍和較高的熒光量子產率等優(yōu)點，因此被廣泛應用在醫(yī)

2、學、生物學、環(huán)境化學、等方面，是分析化學和生物技術領域中最常用的熒光染料[1]。隨著應用范圍越來越廣泛，羅丹明類熒光染料的研究發(fā)展迅速且受到了更多的重視。近幾年來科學家們又設計合成了一系列新型羅丹明類熒光染料，本文將介紹羅丹明染料在離子檢測和生物傳感方面的應用。并對今后的研究趨勢作簡單的評述。二、羅丹明染料的應用目前，對于特定目標離子的化學傳感的需求日益擴大，特別是對一些有毒的重金屬離子和具有重要生理作用的金屬離子的監(jiān)測，其現實意義更為重大。由于熒光傳感器具有高的靈敏度，近年來研究工作較為廣泛。據報道[2]，用于Cu2+和Hg2+的熒光傳感

3、已取得較大成功。2．1用于金屬離子的傳感羅丹明在金屬離子的檢測當中具有尤為突出的作用，金屬離子的檢測涉及到環(huán)境監(jiān)測、質量控制和生理過程等多方面的工作。下面將分別介紹Hg2+、Pb2+、Fe3+、Cu2+的應用實例。(1)汞是環(huán)境中最為普遍的有毒金屬之一，很容易透過生物膜，例如：皮膚、呼吸粘膜和腸胃粘膜。當人體吸入汞之后，會嚴重破壞中樞神經系統和內分泌系統。長期處于高濃度汞環(huán)境下，會導致腦、腎等器官的永久性退化；短期處于高濃度汞環(huán)境下，容易產生惡心、嘔吐、痢疾等癥狀?？紤]到汞的毒性，激發(fā)了人們探索高效的檢測生物體中汞離子的分析方法。最近，

4、韓國的InjaeShin課題組發(fā)現了用于水溶液中汞離子探針的基于羅丹明的熒光傳感器[3]?；衔?（非熒光的）和汞離子進行不可逆的反應生成化合物2（發(fā)熒光的），此種化合物對汞離子響應快，具有高的選擇性和靈敏度。并且還可以用于測定生物體中積累的汞含量。圖一另外，廈門大學的鄭洪老師等也對汞離子傳感進行了相關研究[4]。利用汞離子對N和S原子的親和性，和2作用發(fā)生開環(huán)反應。從而體現出顏色和熒光的雙重變化，從而對汞的傳感具有極高的選擇性和靈敏度。作用機理如下：圖二臺灣國立大學的研究人員對基于羅丹明吸附在金納米表面和Hg2+作用前后的熒光變化來實現

5、離子傳感[5]。圖三最近，韓國的KimJongSeung課題組也對水溶液中汞離子的熒光傳感作了研究[6]?；诠土螂宓拿摿蚍磻瑫a生顯著的顏色和熒光變化。此羅丹明對汞離子具有高度的選擇性，在水溶液中具有寬的pH適用范圍（5-10）圖四(2)Pb2+對健康影響巨大，因而是一種很重要的目標檢測離子。JuyongKim課題組報道了一種新穎的基于羅丹明B的Pb2+熒光傳感器[7]。其檢測的信號轉換源于可逆的螯合熒光增強（CHEF）作用，這種傳感器在乙腈溶液中對于Pb2+具有很好的選擇性。如果對傳感器的配合位點進行修飾，可得到適于檢測不同離子的傳

6、感器。傳感機理如下：圖五(3)雖然Fe3+在生物化學中扮演著重要的角色，但令人奇怪的是關于Fe3+的選擇性熒光探針很少見諸報道，而且由于鐵離子的順磁性，它是一種很強的熒光猝滅劑，因此要合成和目標分析物作用后產生強烈熒光增強的傳感器具有很大的難度。清華大學的相關課題組對此進行了研究，提出了一種鐵離子的傳感器[8]。利用鐵離子的絡合反應導致羅丹明開環(huán)，產生熒光。圖六（4）銅是一種廣泛使用的元素，并且是生物體系中的重要微量元素。對Cu2+的測定引起人們越來越多的關注。但由于Cu2+的水化作用，能用于中性水溶液中的傳感器是很少見的。同樣，清華大學的

7、課題組利用羅丹明的開環(huán)反應，設計合成了對于Cu2+的化學傳感器[9]。圖七2．2用于生物標記(1)無機磷（Pi）是許多酶反應的產物，并參與細胞的多種生理進程。蛋白磷酸酶也廣泛存在，它控制著許多蛋白質的磷酸化狀態(tài)。因此Pi的檢測對于理解有此種蛋白質參與的細胞過程極為重要。MartinR.Webb等人利用羅丹明標記的PBP（PhosphateBindingProtein）作為無機磷的生物傳感器，傳感器的熒光變化來源于用于標記的2個羅丹明之間的相互作用[10]。機理如下：(2)由于羅丹明染料易溶于水，并且在細胞中具有較大吸收和發(fā)射波長（約大于55

8、0nm）。對其進行改性后（具有蛋白質的吸附位點官能團），可實現對蛋白進行標記和細胞成像。KevinBurgess等人合成了具有四個羰基的化合物[11]，增加了水溶性，而且只對一個