新型共轭聚电解质的光学传感研究.pdf

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1、分类号学校代码10542密级学号200812020017新型共轭聚电解质的光学传感研究TheOpticalSensingResearchofNovelConjugatedPolyelectrolytes研究生姓名指导教师姓名、职称学科专业研究方向赖春莲黄红梅副教授分析化学光化学生物传感研究湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月{7f7^-l1摘要』frllllliiiiIIIIIIlliIIIlljY191389实时、快速和高灵敏、高选择性地获取研究对象的化学、生物信息是生化传感研究中的前沿课题之一。应用荧光化学传感技术进行物质的检测是当前研

2、究的热点之一，而敏感试剂和测量方法的探索是提高痕量物质分析选择性和灵敏度的关键因素。共轭聚电解质综合了传统的共轭聚合物优异的光电性质(如信号放大效应)和聚电解质的水溶性特点，目前已经被广泛的应用于光电器件及传感器等领域。本论文以新型共轭聚电解质为敏感试剂，通过荧光、紫外比值法等检测了水溶液中的pH值和DNA。论文各章的主要研究内容和研究结果可归纳如下：(1)发展了一种以新型水溶性聚苯乙炔．吡啶类共轭聚电解质(P1)为探针检测pH值变化的新方法。从溶液外观颜色、吸收图谱、荧光、动态光散射及透射电镜等多个方面系统考察了随pH值的改变，共轭聚电解质(P1)

3、聚集状态变化的情况。实验结果表明，随着pH值的降低，溶液的颜色从浅黄色变成橙色，紫外吸收光谱从411nm红移到443nm，吸光度也降低；同时在500nlrl出现一个新峰且吸光度逐渐增大，这可能是由于吡啶环质子化，与带负电荷的磺酸根发生静电结合，引起链间聚集。此外，有效粒径和Zeta电势实验结果表明，P1的粒径随溶液酸度增强而不断增大，聚集在粒子周围的负电荷越来越多；透射电镜实验结果也表明了P1在酸性介质中的存在状态的改变。在此基础上，建立了紫外、荧光比值法测定pH的新方法。其它常见金属离子对水溶液中pH的测定基本没有干扰。该方法为发展高灵敏的基于共轭

4、聚电解质的pH传感研究提供了新的研究思路。(2)基于新型水溶性聚苯乙炔．吡啶类共轭聚电解质(P2)的pH传感研究。利用Sonogashira偶合反应合成的一种新型的含磺酸侧链的聚苯乙炔．吡啶类共轭聚电解质P2作为探针，建立了一种实时检测pH的紫外比色方法。实验结果表明，在pH7．04．1．07缓冲溶液中，随着pH值的减小，溶液颜色由浅黄色逐渐变成橙色，明显的颜色变化利于可视观察；由于P2共轭主链上的吡啶环质子化作用，其特征峰位置从405nlTl红移至421nlTl，吸收强度逐渐降低，在478nm处出现一个新峰，峰强度逐渐增强，且478nm和405nl

5、Tl两处吸收峰强度比值R(～78／～05)与溶液pH值有良好线性关系。同时，在pH8．70～5．30范围内，P2的荧光强度与溶液pH值有良好的线性响应。这两种方法操作简单，可以较好地避免共存金属离子的干扰，并成功用于合成样品pH值的实时监测。(3)基于水溶性阴离子型共轭聚电解质的DNA荧光传感研究。根据荧光共振能量转移理论，提出了一种基于阴离子型共轭聚电解质的DNA传感研究方法。由于阴离子共轭聚电解质(P1)本身带负电荷，与带正电荷的溴化乙锭通过静电相互作用相互靠近；同时，P1的荧光发射光谱与溴化乙锭的紫外．可见吸收光谱有很好的重叠，II这就使得P1

6、与溴化乙锭之间能够发生有效的荧光共振能量转移，从而引起P1的荧光被猝灭。而在互补配对DNA存在的条件下，由于EB可以嵌入到DNA双链螺旋结构中，P1从复合物体系中游离出来，使聚电解质的荧光恢复。根据荧光强度的变化，可较好地实现DNA的选择性测定。关键词：共轭聚电解质；荧光；探针；比值法111ABSTRACTReal-timeandreversiblemeasurementofchemicalandbiologicalinformationwithhighsensitivityandselectivityhasbecomeoneofthehotspot

7、insensorresearch．Opticalsensorsareofconsiderablecurrentinterestinthetracesubstanceanalysis，andthesensitivematerialandanalyticaltechniquesarethekeyfactorsinimprovingthesensitivityandselectivity．Conjugatedpolyelectrolytescombiningtheoptoelectronicadvantagesoftraditionalconjugated

8、polymersandionicnatureofpolyelectrolytesserveasthebasi