糖尿病酮症酸中毒预警因子-β-羟丁酸的识别检测研究

作为糖尿病的主要并发症，酮症酸中毒时刻威胁着人类的生命。作为导致糖尿病酮症酸中毒的主要物质，β-羟丁酸含量的准确测定极其重要。而目前临床检测使用的生物酶法仪器昂贵、试剂盒成本太高，而且酶不易保存，不利于条件资金有限的农村乡镇医疗机构普及。本项目立足于通过简单的化学合成，利用稀土配合物优良的发光及亲氧性能，借助紫外或荧光光谱等监测手段发展可用于血清β-羟丁酸浓度实时检测的、效率更高的化学传感器，并实现"肉眼识别"。同时，基于稀土配合物荧光寿命长的特点，可以通过时间分辨荧光分析技术克服生物体内的背景荧光，提高检测的灵敏度。本项目的研究，将对糖尿病及其并发的酮症酸中毒的早期诊断具有非常重要的意义。因此，本课题除了有学术价值，还具有广泛的应用前景和潜在的社会效益。

β-羟丁酸已成为糖尿病早期预警及酮症酸中毒检测中的一个重要的指标，准确定量地测定其浓度是有效防治这类疾病的关键。本项目通过简单的化学合成，利用稀土元素优良的发光及亲氧性能，借助紫外或荧光光谱等监测手段开发了一系列可以在半水溶液中识别β-羟丁酸的荧光增强型的化学传感器。稀土离子主要选择铕(Eu3+)、铽(Tb3+)，利用配体的“天线效应”，如果配体的三重态能级与稀土离子的激发态能级匹配时，这两种离子能在可见区发出较强的荧光，如Tb3+发绿光， 主发射峰为545 nm，对应于5D4→7F6的跃迁，而Eu3+发红光, 主发射峰为613 nm，对应于 5D0→7F2(电偶极跃迁)的跃迁，这两种跃迁都属于超灵敏跃迁峰，对配位环境非常敏感。配合物与β-羟丁酸作用前后，该跃迁峰的荧光性质发生改变，其强度与β-羟丁酸的浓度具有定量关系。这些研究对下一步血清中β-羟丁酸的检测奠定了良好的基础。由于稀土离子亲氧的特性，其他含氧阴离子均不同程度地与稀土离子发生配位，可幸的是在我们开发的识别体系中，其它离子均使得配合物的荧光强度减弱或淬灭，只有β-羟丁酸使得体系的荧光增强。同样由于稀土离子亲氧的特性，水和β-羟丁酸存在竞争配位，理论上β-羟丁酸的配位能力要大于水分子。但是如果体系中水太多，不可避免会参与配位。而水分子的配位会使得配合物荧光淬灭，因此目前合成的稀土配合物在识别β-羟丁酸时，识别体系中不能引入太多的水，否则影响检测效果。另外，研究过程中还开发了两种可以特异性识别半胱氨酸并且能将其与同型半胱氨酸区分的磷光传感器，一种可以识别巯基氨基酸的磷光传感器，一种Fe3+荧光传感器，一种可用于细胞内锌离子检测的荧光传感器，这些研究成果大多已公开发表并申请国家发明专利。