功能性纳米稀土荧光探针与时间分辨荧光环境分析新方法研究

Time-resolved luminescence detection technique has been widely used in clinical diagnostics and life science researches, but its application in the field of environmental analysis has rarely been investigated. To solve the problems currently affecting the development and application of environmental analysis, based on the signal amplification effect of luminescent lanthanide nano-probes combined with the background-free characteristics of time-resolved luminescence method, this project intends to carry out the researches of some functional luminescent lanthanide nano-probes and their applications for time-resolved luminescence imaging detections of environmental pathogenic microorganisms, time-resolved luminescence immunoassays of trace/ultra-trace environmentally harmful compounds, time-resolved luminescence sensing detections of environmentally harmful ions and time-resolved luminescence immunosensing detections of environmentally harmful compounds, to establish a series of new methods for the highly sensitive time-resolved luminescence environmental analysis. This study not only has important theoretical and practical significance for the development of luminescent lanthanide probes to pioneer new research and application fields of time-resolved luminescence detection technique, its results have also good application prospects in the fields of environmental monitoring and environmental protection.

虽然时间分辨荧光分析技术在医学临床诊断与生命科学研究中已得到了许多成功的应用，但在环境分析领域的应用及相关研究还开展的很少。本项目拟利用纳米稀土荧光探针的信号放大作用结合时间分辨荧光测定方法的无背景干扰特点，通过系列功能性纳米稀土荧光探针的研制，开展环境病原微生物的时间分辨荧光成像测定、痕量/超痕量环境有害化合物的时间分辨荧光免疫测定、环境有害离子的时间分辨荧光传感测定及环境有害化合物的时间分辨荧光免疫传感测定等研究工作，以建立一些高灵敏度的时间分辨荧光环境分析新方法，解决目前影响环境分析发展和应用的一些难题。本研究不仅对稀土荧光探针研究的发展、开拓时间分辨荧光分析技术新的研究与应用领域具有很好的理论与实际意义，其研究成果在环境监测与环境保护领域也具有很好的应用前景。

环境有害组分时间分辨荧光检测新方法的建立是拓展时间分辨荧光检测技术在环境分析中应用的关键前提。本项目四年来以时间分辨荧光环境分析新方法的建立为目标，开展了新型稀土荧光探针的研制及其在环境有害组分测定中的应用等研究工作。取得的主要研究成果包括：（1）以具有空心球状结构的去核铁蛋白为基质材料，制备出了一种基于铽配合物与罗丹明染料荧光共振能量传递，且对一氧化氮具有比率型荧光响应的蛋白基质纳米荧光探针PTTA-Tb3+@AFt-Rh-NO，并建立了该探针用于活体大型蚤体内一氧化氮比率型时间分辨荧光成像测定的新方法；（2）利用一种次氯酸敏感型铕配合物及一种次氯酸惰性铽配合物为发光团，采用反相微乳液法制备出了一种对次氯酸具有高特异性识别及高灵敏度比率型荧光响应的硅胶基质纳米荧光探针RTLNP，并建立了该探针用于活体斑马鱼及大型蚤体内次氯酸比率型时间分辨荧光成像测定的新方法；（3）以铕配合物为标记物对微囊藻毒素MC-LR进行荧光标记，然后利用水溶性二硫化钨纳米片对铕配合物的荧光猝灭作用及抗体与MC-LR结合后对铕配合物的荧光恢复作用，建立了一种高灵敏度定量检测环境水样品中MC-LR的均相时间分辨荧光免疫测定新方法；（4）以铕配合物为发光团及二氧化锰纳米片为荧光淬灭材料构建了可用于谷胱甘肽荧光-磁共振双模式测定的纳米探针BHHBB-Eu3+@MnO2，并建立了该探针用于水溶液中谷胱甘肽测定的新方法；（5）设计合成了多种对铜离子、硫离子、一氧化氮、次氯酸、单线态氧及硫化氢具有特异性识别的铕、铽及钌配合物荧光探针，并建立了这些探针在目标组分时间分辨荧光测定中的应用方法。本项目四年来在包括Analytical Chemistry、Chemical Science、Angewandte Chemie International Edition、Journal of Materials Chemistry B、ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Analytica Chimica Acta、Trends in Analytical Chemistry、Chemistry-A European Journal等国际学术刊物发表论文17篇，参加国内外学术会议11人次，培养博士毕业生5人，硕士毕业生6人。