以绿色荧光蛋白发色团为母体的荧光探针的构建及其对酚类内分泌干扰物的检测研究

To overcome the disadvantages of time-consuming operation, high cost and low sensitivity in current detection technologies for phenolic endocrine disrupting chemicals (PEDCs), this application plans to construct a new PEDCs fluorescent sensing system based on the HBI derivatives and human serum albumin (HSA) complexes by taking advantage of the features of adjustable luminescence, excellent photochemical stability and non-biotoxicity of the green fluorescent protein chromophore HBI. A microenvironment for PEDCs in human body is created through the introduction of HSA, which is conductive to the objective and intensive study of the influencing mechanism of PEDCs to human at a microscopic level. On the basis of exploring the selective response mechanisms, a nonenzymatic PEDCs sensors based on fluorescence signal output mechanism is prepared. Combined with modern environmental analysis methods and detection techniques, these series of probes are applied to environmental water system for the purpose of selective detection of PEDCs. This project will realize the goal of effective detection of PEDCs in environmental water system and provide valuable experimental methods and theoretical reference for the detection and physiological and pathological studies of PEDCs in organism.

针对目前酚类内分泌干扰物（PEDCs）的常用检测方法存在的操作复杂耗时、成本高及灵敏度低等问题，本项目拟借助绿色荧光蛋白发色团HBI所具有的荧光可控、光化学稳定性好以及无生物毒害性等特点，构建一个基于HBI衍生物与人血清白蛋白(HSA)的新型PEDCs荧光传感体系。HSA的引入提供了一个PEDCs进入人体后所处的微环境，有助于在微观层次上客观、深入地探讨PEDCs对人体的作用机制。通过探讨探针对目标分子的选择性响应机理，建立基于荧光信号输出机制的非酶型PEDCs的传感器件。结合现代环境分析方法及测试技术，将探针应用于环境水体，实现对PEDCs的选择性检测。本项目在实现对坏境水体中酚类内分泌干扰物的高效检测的同时，还可为生物体内PEDCs的检测及其生理、病理研究提供有价值的实验方法及理论参考。

近年来，我国的工业及农业产业发展一直保持着持续增长的稳定势头。然而，伴随着这一快速发展而来的主要负面影响之一是包括医药用品、食品包装、石油化工以及农业产业等多个与人类生活密切相关的行业发展所带来的日趋严峻的环境污染问题。其中，以工业排放为主的酚类内分泌干扰物（PEDCs）以及主要应用于农业生产的环境残留有机磷（Organophosphorus，OPs）农药和杀虫剂等直接影响着环境水体的质量，进而对人类健康造成不可逆转的严重影响。基于此，本项目结合镧系荧光配合物所具有的荧光量子产率高、光物理和光化学特性可调节、稳定性好以及不易受背景荧光干扰等优点，构建了以含氮杂环修饰的绿色荧光蛋白发色团（HBI）为母体的新型镧系荧光配合物，将其作为非酶荧光传感器，通过目标物与母体间对镧系离子的竞争结合作用，实现了对环境污染物有机磷农药的高效检测。同时，有机分子荧光探针所存在的制备过程复杂、稳定性较差以及选择性欠佳等问题也促使我们将探针的选择范围拓展到具有制备简单、光学性质稳定和响应灵敏度高等优势的多种纳米材料上。本项目借助表界面结构修饰和性能优化等手段，设计制备了包括荧光碳量子点、荧光硅纳米粒子、镧系聚合物纳米粒子等在内的新型纳米材料及其纳米复合材料，构建了基于不同信号输出模式的（荧光开、荧光关、比率荧光响应等）的荧光传感体系，将其应用于环境中酚类污染物、有机磷农药、有害重金属离子、抗生素、放射性碘、有机染料以及生物体系中的重要生物分子（如酶等）等的检测和富集等，均取得了良好的效果。在进行实验研究的同时，本项目还从理论上对不同体系的荧光响应机理进行了深入研究，为后续构建环境污染物的光化学检测平台奠定了理论和实践基础。在基金的支持下，项目研究结果已在SCI期刊发表17篇学术论文，先后有10名硕、博士研究生参与项目研究，其中1名博士研究生和8名硕士研究生已经毕业并取得学位。