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科学研究
聚离子液体中非键作用实现生物硫醇/二硫化物中氧化还原态的直接检测
 最后更新: 2020-04-07  作者: 佚名  浏览: 349次

  胱氨酸(Cys)/半胱氨酸(Cyss)、同型胱氨酸(Hcys)/同型半胱氨酸(Hcyss)和还原型谷胱甘肽(GSH)/氧化型谷胱甘肽(GSSG)是人体细胞中三类重要的生物硫醇分子,其氧化还原状态失衡可导致氧化应激,进而导致人类的衰老和慢性疾病的发生。因此,对其氧化还原状态的高效直接检测是近年来研究的热点。清华大学与中科院过程工程所合作,开发出一种聚离子液体(PILs)掺杂聚集诱导发光分子(AIEs)的传感器,可实现对上述三对生物硫醇分子氧化还原状态的定性和定量直接检测,相关成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces,题为“Direct Determination of Redox Statuses in Biological Thiols andDisulfides with Noncovalent Interactions of Poly(ionic liquid)s”。

图1. a) 所用的聚离子液体单体、AIE分子结构以及生物传感器合成方法;

b) 传感器对几类硫醇分子的显色图像;

c) 传感器对几类硫醇分子的荧光光谱

(根据原文图片整理,来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 30137−30145)

  研究人员将单个AIE分子掺杂在聚离子液体(1-甲基-3-乙烯基咪唑溴)中,在二氧化硅球模板上高效快速聚合成生物传感器。当有不同硫醇分子吸附时,可在荧光光谱下产生不同图像,同时发现不同的硫醇分子对于荧光有特定的吸收峰和吸收强度。在此基础上,将掺杂了不同AIE分子的聚离子液体传感器组成阵列,通过对荧光的差异响应实现对混合物中多种硫醇分子的直接区分,且无需预知硫醇分子浓度,即可得到样品中特定氧化态和还原态比例(GSH/GSSG),误差低于2%。此外,研究人员使用密度泛函理论(DFT)研究了聚离子液体识别不同硫醇分子的机理,发现聚离子液体的咪唑阳离子与硫醇存在氢键、范德华力、π-π等多种非键相互作用,由于硫醇分子的氧原子在氧化/还原态下有不同的电子特性,使其与聚离子液体的相互作用能差异明显,从而对荧光信号有不同的响应。总之,该研究开发出一种基于聚离子液体的聚集诱导发光传感器,可直接定量检测硫醇分子的氧化还原状态,为高通量快速检测程序的开发提供了创新思路。

 

图2. 对荧光结果的主成分分析和对聚离子液体-硫醇分子相互作用的DFT计算

(根据原文图片整理,来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 30137−30145)

 

原文链接:

原文作者:

WanlinZhang, Yao Li, Yun Liang, Xianpeng Yin, Chengcheng Liu, Shiqiang Wang, Li Tian,Hao Dong, Guangtao Li*

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