摘要 共軛寡聚物作為共軛聚合物的類似物,具有更精準的分子結(jié)構(gòu)及更小的分子尺寸,有利于構(gòu)建超小熒光納米粒子,從而提高傳感的靈敏度。本研究通過Sonogashira 偶聯(lián)反應合成了一種新的卟啉-吡啶基熒光共軛寡聚物Zn-TPP-OMe,經(jīng)納米沉淀法制備了超小尺寸(~2.0 nm)的水溶性熒光納米探針Zn-TPP-OMe NPs。由于次氯酸(HClO)會引起卟啉環(huán)上的氯原子加成,使得反應性熒光納米探針在619~660 nm 處的熒光隨著HClO 濃度增大而顯著降低;同時,小尺寸Zn-TPP-OMe NPs 發(fā)生明顯聚集,其團聚導致的猝滅效應進一步提高了檢測的靈敏度。通過透射電子顯微鏡(TEM)、核磁共振氫譜(1H NMR)和高分辨質(zhì)譜(HRMS)確證了共軛寡聚物納米探針Zn-TPP-OMe NPs 的熒光檢測機理。此卟啉-吡啶基共軛寡聚物納米體系用于HClO 檢測具有高靈敏度(LOD=0.005 μmol/L)和高選擇性,并成功應用于實際水樣中HClO 的檢測。
關鍵詞 共軛寡聚物;反應性熒光探針;次氯酸;卟啉;熒光傳感
活性氧(ROS)是一類重要的細胞代謝信號分子,在調(diào)節(jié)與氧化損傷相關的生理功能過程中具有關鍵作用[1-2]。次氯酸(HClO)是由髓過氧化物酶(MPO)與Cl–和H2O2 相互作用生成的一種內(nèi)源性活性氧[3],具有阻止病原體入侵和調(diào)節(jié)細胞凋亡等功能,在人體免疫系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用[4]。然而,過量的HClO會損傷氨基酸、DNA、RNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì),從而導致多種疾病,如炎癥、動脈粥樣硬化等心血管病及癌癥[5-7]。此外,具有強氧化性的HClO 也廣泛應用于水(自來水中游離氯為0.05~2 mg/L)和食物等的滅菌殺毒。因此,高靈敏、高選擇性地檢測HClO 對環(huán)境與生物體健康監(jiān)測均具有重要意義。與傳統(tǒng)的電分析、化學發(fā)光和色譜等檢測方法相比,熒光法具有分辨率高、靈敏度高和操作方便等優(yōu)點[8-9]?,F(xiàn)有的HClO 熒光探針大多基于硫醇、硒化物或C=N 氧化等方法實現(xiàn)對HClO 的檢測[10-12],探針響應模式有待豐富和發(fā)展;同時,這些HClO 探針通常具有疏水性,檢測HClO 時常采用有機溶劑,而且有些探針的響應速度較慢且靈敏度低。
與傳統(tǒng)的小分子熒光團相比,共軛聚合物具有較大的摩爾吸光效率、優(yōu)良的光捕獲特性與信號放大能力以及較高的光穩(wěn)定性和生物相容性,因此被廣泛應用于生物傳感、細胞成像和癌癥治療等領域[13-14]。共軛寡聚物作為共軛聚合物的類似物,具有更精準的分子結(jié)構(gòu)及更小的分子尺寸,有利于構(gòu)建超細(≤10 nm)的納米粒子,并提高傳感的靈敏度及特異性[15]。
卟啉及其衍生物,如血紅蛋白中的鐵卟啉和葉綠素中的鎂卟啉等,對于人體氧氣輸送及自然界CO2固定具有非常重要的意義。近年來,卟啉類化合物的醫(yī)學和傳感研究備受關注[16],并已成功應用于N-亞硝基二甲胺[17]、Zn2+[18]、Cu2+[19]以及酶[20]等的熒光檢測。然而,目前關于檢測HClO 的卟啉類共軛寡聚物熒光探針鮮有報道。
本研究合成了一種新型卟啉-吡啶基共軛寡聚物熒光納米探針用于檢測水環(huán)境中的HClO。首先利用Sonogashira反應偶聯(lián)卟啉和間位吡啶官能團,制備了一種新型熒光共軛寡聚物Zn-TPP-OMe(圖1),然后通過納米沉淀法得到水溶性熒光納米探針Zn-TPP-OMe NPs。間位取代的吡啶官能團有利于打破線性共軛主鏈的剛性狀態(tài),提升了主鏈的柔順性,更有利于構(gòu)建超小尺寸熒光納米粒子[21]。此熒光探針具有響應機制新穎、靈敏度高和選擇性好等特點,其優(yōu)良的水溶性有利于水環(huán)境中HClO 的檢測。