荧光标记适配子的气相荧光研究

In liquid phase, solvent dramatically influences the molecular fluorescence. With the purpose of obtaining the true information, reseachers started to study the molecular fluorescence with gasous ions produced by electrospray ionizatio(ESI).However, this research is just at the beginning and many questions remain to be explored. In this proposal, a new ESI-fluorescence device will be constructed and the performance of this new device will be characterized by common dyes such as rhodamine. Choosing fluorphore-labeled aptamer as the reseach object,the fluorescence of aptamer in liquid and gas phase will be compared and then the fluorescence properties in the gas phase will be explored by therory and experiments.Further, the fluorescence reasonance energy transfer (FRET) of dye-dye and guanine-dye in the gas phase will be investigated to explore the influences to the emission spectra, absorption spectra, and hydrophobic interaction changes on FRET efficiency.On the basis of these,the role of fluorescence and absorption property changes and solvent effect on FRET in the gas phase will be carefully elucidated. In the present proposal, a new device as well as the method for fluorescence study in gas phase will be developed, and the fluorescence properties and FRET of aptamers in the gas phase will be extensively explored, which will improve the understanding of true fluorescence properties and the FRET therory in the gas phase.

溶剂显著地影响分子的荧光发射。为了获得分子的真实信息，人们开始尝试采用电喷雾电离生成的气态离子研究分子荧光，但该领域的研究刚刚开始，仍有许多问题需要解答。为此，本项目拟研制电喷雾电离-荧光联用装置，并利用常规荧光染料如罗丹明等对该装置进行性能表征。研究对象选择荧光标记的适配子，通过比较研究其气、液两相的荧光性质，从理论和实验两个方面阐述气相中适配子的荧光特性，进一步研究荧光染料之间及G碱基与染料之间气相中的荧光共振能量转移，探讨荧光发射光谱、吸收光谱和疏水作用力的改变对气相中的荧光共振能量转移效率的影响。在此基础上，阐明荧光和吸收性质改变及溶剂效应在荧光共振能量转移中的作用。本项研究将研制气相中荧光分析的新装置，建立研究气相中荧光共振能量转移的新方法，探讨适配子气相中的荧光性质和荧光共振能量转移，获得物质分子荧光发射的本质特征及有关气相中荧光共振能量转移的理论问题。

近十年来，气态离子光谱学技术的发展为去溶剂化物质的荧光研究提供了可能，气态离子作为光学探针在去溶剂化研究中的作用逐渐体现，气相荧光研究由此受到越来越多科学工作者的关注。目前，气相荧光的研究尚处于起步阶段，仍有许多问题需要解答。如气相中物质的荧光性质是否发生变化？发生怎样的变化？引起荧光性质变化的因素有哪些？荧光性质的变化对荧光共振能量转移是否有影响？等等。. 本项目针对上述问题，按照研究计划主要开展以下方面研究：1）常压电喷雾电离-荧光联用装置的研制和表征。在综合考虑电喷雾电离效果、常压电喷雾电离源的尺寸、与激发光源的距离可调等因素后，本项目设计并自行研制了可同时检测多种光学信号的常压电喷雾电离-荧光联用装置。该装置可全面的采集分析物光学信息，利于更深入的挖掘分析物气相中的光学性质，且可同时采集分析物气相和液相信号，减少了因采集装置不同而产生的误差，因此更利于分析物气液两相光学性质的对比分析。2）利用自行研制的常压电喷雾电离-荧光联用装置，对罗丹明类染料液相和气相中的荧光性质进行了详细研究，实验结果表明，在ESI喷雾束中可检测到罗丹明的特征荧光信号。同时，随着罗丹明6G逐渐远离电喷雾口，其最大荧光发射峰位置有所蓝移，与文献报道的随着罗丹明染料逐渐去溶剂化，其最大荧光发射峰位置将发生蓝移的现象一致。3）利用叠氮基香豆素与漆酶富组氨酸结构域可发生电子转移，从而使叠氮基香豆素荧光恢复的原理，初步验证了气相中能否能量转移的问题。在ESI喷雾束中可看到，当叠氮基香豆素与漆酶相互作用后，其荧光强度有所增加，说明发生了从叠氮基到漆酶间的能量转移。4）为了更好的研究荧光标记适配子的性质，本项目构建了量子点标记的适配子探针，对其与石墨烯之间的能量转移现象进行研究，最后将其应用于细胞成像和药物运输中。同时，为了更好的研究G碱基与荧光染料之间的能量转移，构建了基于G碱基猝灭的荧光探针，对G碱基猝灭效率、猝灭机制等进行了详细研究，而后将该探针应用痕量铀的高灵敏度检测中。在本项目的资助下，已发表SCI收录学术论文3篇，申请国家发明专利1项，参加国内外学术会议5次，其中国际会议2次3人。. 本项目的顺利实施为气相荧光研究提供了新的技术和方法，为进一步揭示待分析物的荧光本质信息提供了实验依据，从而为荧光探针更好的应用于生物、医药等领域奠定理论基础。