学部研究生首次在《开云博彩官网》发表稀土金属有机框架领域重要成果

作者: 时间:2023-03-09 点击数:

本网讯 近日,开云博彩分子开云博彩化学与技术研究所刘遂军课题组的研究论文“Highly pH-Responsive Sensor Based on a EuIIIMetal-Organic Framework with Efficient Recognition of Arginine and Lysine in Living Cells”被美国化学会分析化学领域顶级期刊《开云博彩官网》(SCI一区TOP期刊,分析化学小类一区,影响因子8.008)公开发表。论文第一作者为2020级硕士研究生王珂,通讯作者为刘遂军副教授和赣南师范大学吴勇权副教授。据悉,这是江西理工大学首次以第一作者单位和第一通讯单位在AC上发表重要成果。

氢离子浓度是环境、工业和生物医学领域的重要目标参数。保持pH值稳定对于维持生物环境系统的平衡至关重要。同样,氨基酸是生物体的重要组成部分,是维持生命活动所必需的,对人体健康起着不可或缺的作用,其含量是反映健康状况的重要指标。其中,精氨酸(Arg)和赖氨酸(Lys)是人体必需和基本的两种氨基酸。Arg还在细胞分裂、伤口愈合、激素释放,尤其是基因调控、糖蛋白靶向和囊泡运输。Lys只能从食物中获取,人体无法合成。因此,Arg和Lys的选择性识别在生物化学、医学和营养学等领域具有积极的意义。

发光金属有机框架(LMOF)是一类由金属离子和有机配体组成的新型发光开云博彩。LMOFs由于其柔性多孔结构、多个发光响应位点以及在生物环境中的突出特性,被广泛应用于爆炸物、有机小分子、金属离子、氨基酸和抗生素等的检测。作为荧光探针,LMOFs具有灵敏度高、选择性强、可恢复性和便利性等优点,这使它们成为检测各种生物靶标的理想工具。pH响应型MOF光学传感器可以通过碱性、酸性或氢键位点精确响应pH值波动。然而,pH响应型MOFs或COFs的研究和开发目前处于起步阶段。因此,开发基于MOF的自校准pH传感器来检测pH波动具有重要意义并具挑战性。

图1JXUST-29的结构及荧光传感性质

江西理工大学刘遂军副教授课题组基于苯并噻二唑衍生物H4BTDBA有机配体合成了一种优异水稳定性、pH稳定性和溶剂稳定性的三维EuIII基金属-有机框架(JXUST-29)。重要的是,BTDBA4-配体中含有未配位氮原子,可以充当H+/OH-的结合位点。JXUST-29的通道尺寸和亲水性也有利于通过氢键结合H+或OH-,便于监测水溶液中的pH值,这使其成为检测水中pH变化的理想荧光探针。有趣的是,当pH值从2升高到5时,发光信号显著增强,发射强度增强了约54倍,这是pH探针的典型行为。

作者通过研究游离配体H4BTDBA对不同pH值响应的循环路径和紫外可见吸收光谱,探索了pH响应机理,证明pH响应行为与框架中BTDBA4-配体有关,而不是H4BTDBA配体。或H+浓度的升高导致苯并噻二唑质子化或者n→π*跃迁破坏后π体系发生变化。

图2 (a)荧光发射强度与pH值的关系图(红色实线是使用玻尔兹曼方程拟合数据获得的;(b)十个荧光循环周期(顶部:pH = ~7.0;底部:pH = ~2.1)。

此外,JXUST-29还可用作荧光传感器,通过荧光增强和蓝移效应检测水溶液中的Arg和Lys,检测限分别为0.023和0.077μM。我们还设计开发了基于JXUST-29的器件以方便检测,如荧光试纸、LED灯珠和复合薄膜(图3)。有趣的是,JXUST-29具有低细胞毒性,还能检测和识别活细胞中的Arg和Lys,是潜在的生物荧光传感器(图4)。

图3 (a)JXUST-29JXUST-29@Arg和JXUST-29@Lys在波长为365 nm的紫外光下的荧光试纸。(b)在365 nm激发下涂有JXUST-29JXUST-29@Arg和JXUST-29@Lys的LED灯;(c)在365 nm的紫外光下基于JXUST-29JXUST-29@Arg和JXUST-29@Lys的复合膜。

图4JXUST-29JXUST-29@Arg和JXUST-29@Lys的明场透射图像(a、d和g)、荧光图像(b、e和h)和叠加场图像(c, f和i)。

此外,作者通过红外光谱、荧光寿命、DFT计算和固态紫外可见吸收光谱等手段对JXUST-29识别Arg和Lys的机理进行了探究。结果表明,荧光蓝移和增强的诱导机制可能是JXUST-29与Arg/Lys之间的弱相互作用、吸光度诱导增强、电荷转移和能量转移。

图5 Arg、Lys和H4BTDBA之间的单线态-单线态能量转移过程。


论文链接http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c05224



图、文/刘遂军

审核/李立清

编辑/陈琰

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