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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 新型Fe3+電極感應(yīng)劑的研發(fā)及其光學(xué)特性分析
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本實(shí)驗(yàn)對(duì)人工新合成的7種羅丹明衍生物進(jìn)行了F-7000熒光分光光度計(jì)、U-3010紫外分光光度計(jì)和核磁共振等一系列篩選和鑒定，最終篩選到RA。然后對(duì)RA作為Fe3+感受劑的一系列條件，在最適條件下進(jìn)行了對(duì)Fe3+的專(zhuān)一選擇性的確定，檢測(cè)與Fe3+結(jié)合發(fā)出的特異熒光和顏色變化，確定了幾種離子對(duì)鐵離子結(jié)合的特異性沒(méi)有干擾。檢測(cè)其最高靈敏度，即可檢測(cè)到的最低Fe3+濃度為10-6。
- 詳細(xì)介紹：
- 測(cè)定細(xì)胞對(duì)鐵元素的吸收一直是科學(xué)家非常關(guān)注的課題。目前為止尚沒(méi)有活體且精確的方法對(duì)細(xì)胞吸收Fe3+含量進(jìn)行測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)對(duì)人工新合成的7種羅丹明衍生物（RA、RA-N、RA-S、RA-P、RA-Y1、RA–Y2、RA-Y3）進(jìn)行了F-7000熒光分光光度計(jì)、U-3010紫外分光光度計(jì)和核磁共振等一系列篩選和鑒定，最終篩選到RA。然后對(duì)RA作為Fe3+感受劑的一系列條件，包括：激發(fā)光譜（EX）、熒光發(fā)射光譜（EM）、pH、反應(yīng)時(shí)間、緩沖液等進(jìn)行了測(cè)定和確定。在最適條件下進(jìn)行了對(duì)Fe3+的專(zhuān)一選擇性的確定，檢測(cè)與Fe3+結(jié)合發(fā)出的特異熒光和顏色變化，確定了Pb2+、Ca2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+等離子對(duì)鐵離子結(jié)合的特異性沒(méi)有干擾。檢測(cè)其最高靈敏度，即可檢測(cè)到的最低Fe3+濃度為10-6。將RA隊(duì)接到非損傷光纖電極上，再測(cè)定細(xì)胞吸收Fe3+流量和流速的Fe3+的實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：開(kāi)發(fā)出檢測(cè)細(xì)胞中特定鐵離子（Fe3+）的電極感應(yīng)劑?；舅悸罚毫_丹明衍生物具有熒光基團(tuán)，與金屬離子螯合后，會(huì)發(fā)出特異熒光和顏色，經(jīng)過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)改造，人工合成一系列羅丹明衍生物（共7種），并逐一進(jìn)行光學(xué)特性的分析，最終篩選研發(fā)出一種對(duì)Fe3+有很強(qiáng)特異性和適用于細(xì)胞水平靈敏度的感應(yīng)劑（RA），為裝備在非損傷微測(cè)系統(tǒng)中，檢測(cè)特定Fe3+離子進(jìn)出細(xì)胞的濃度和速度奠定基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：每一種羅丹明衍生物合成后，都經(jīng)過(guò)分光光度法和核磁共振法等進(jìn)行嚴(yán)格的鑒定。確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和可信度。先進(jìn)性：與已有的鐵離子感應(yīng)劑相比，先進(jìn)性體現(xiàn)在四個(gè)方面，1）特異性強(qiáng)；2）靈敏度高；3）pH適中；4）反應(yīng)時(shí)間短。獨(dú)特之處：目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有能對(duì)活體細(xì)胞或組織進(jìn)行研究用的鐵離子感應(yīng)劑，如果RA能與我們實(shí)驗(yàn)室的非損傷檢測(cè)系統(tǒng)成功對(duì)接，將是世界上第一個(gè)鐵離子電極感應(yīng)劑。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 鐵在人體中發(fā)揮著重要的功能，同時(shí)，在植物中鐵也作為一種重要的微量元素。但是一直沒(méi)有定時(shí)定量測(cè)定細(xì)胞鐵離子含量的有效方法。本實(shí)驗(yàn)研發(fā)出的羅丹明衍生物RA就是能夠和Fe3+進(jìn)行特異性螯合并發(fā)出熒光的感應(yīng)劑，將電極感應(yīng)劑裝備在非損傷微測(cè)系統(tǒng)中，即可檢測(cè)特定金屬離子（Fe3+）的濃度和進(jìn)出細(xì)胞的速度。例如可嘗試應(yīng)用于貧血細(xì)胞、離體卵泡細(xì)胞、白癜風(fēng)患者細(xì)胞、鐵蛋白轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞等的檢測(cè)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 【摘要】測(cè)定細(xì)胞對(duì)鐵元素的吸收一直是科學(xué)家非常關(guān)注的課題。目前為止尚沒(méi)有活體且精確的方法對(duì)細(xì)胞吸收Fe3+含量進(jìn)行測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)對(duì)人工新合成的7種羅丹明衍生物（RA、RA-N、RA-S、RA-P、RA-Y1、RA–Y2、RA-Y3）進(jìn)行了F-7000熒光分光光度計(jì)、U-3010紫外分光光度計(jì)和核磁共振等一系列篩選和鑒定，最終篩選到RA。然后對(duì)RA作為Fe3+感受劑的一系列條件，包括：激發(fā)光譜（EX）、熒光發(fā)射光譜（EM）、pH、反應(yīng)時(shí)間、緩沖液等進(jìn)行了測(cè)定和確定。在最適條件下進(jìn)行了對(duì)Fe3+的專(zhuān)一選擇性的確定，檢測(cè)與Fe3+結(jié)合發(fā)出的特異熒光和顏色變化，確定了Pb2+、Ca2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+等離子對(duì)鐵離子結(jié)合的特異性沒(méi)有干擾。檢測(cè)其最高靈敏度，即可檢測(cè)到的最低Fe3+濃度為10-6。將RA隊(duì)接到非損傷光纖電極上，再測(cè)定細(xì)胞吸收Fe3+流量和流速的Fe3+的實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。
獲獎(jiǎng)情況
- 2010年12月26日，在首都師范大學(xué)舉行的首師大、北理工、北工大三所高校的生科院，物理學(xué)院化學(xué)院和數(shù)學(xué)院三價(jià)鐵電極對(duì)交接會(huì)上進(jìn)行成果展示。
鑒定結(jié)果
- 暫無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 1 印莉萍等，非損傷性掃描離子選擇電極技術(shù)及其在高等植物研究中的應(yīng)用，自然科學(xué)進(jìn)展，2006,16:262-266 2 王冬香等，一種用于檢測(cè)鐵離子的化學(xué)傳感器，安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，14（2）：48-50 3 劉春等，基于羅丹明的Hg2+熒光傳感器及其細(xì)胞成像研究，中國(guó)科學(xué) B輯:化學(xué)，2009，39（7）: 659 4 吳慧蘭等，植物鐵吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和調(diào)控的分子機(jī)制研究進(jìn)展，Chinese Bulletin of Botany，2007, 24 (6): 779-788 5 Xu Y, Sun T and Yin L-P，Application of Non-invasive Microsensing System to Simultaneously Measure Both H+ and O2 Fluxes Around the Pollen Tube Journal of Integrative Plant Biology 2006, 48 (7): 1?5 6 Julia L. Bricks,On the Development of Sensor Molecules that Display FeIII-amplified Fluorescence ，JACS，2005, 127, 13522-13529 7 Ali reza fakhari, iron(iii)-selective membrane potentiometric sensor based on5,10,15,20-tetrakis-(pentafluorophenyl)-21h,23h-porphyrin，Analytical Letters, 2001 34(7), 1097-1106 8 印莉萍主持北京市自然科學(xué)基金B(yǎng)類(lèi)重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：KZ200710028013）
同類(lèi)課題研究水平概述
- ? 化學(xué)傳感器Ⅰ 合成路徑：羅丹明B肼化物+乙醇+2-羥基-1-萘甲酸 缺點(diǎn)：未探明專(zhuān)一性 靈敏度較低 ? 鄰菲羅啉缺點(diǎn)：只能與Fe2+結(jié)合 ? 2 ,4 ,6-三(2’- 吡啶基)-1 ,3 ,5-三嗪缺點(diǎn)：只能與Fe2+結(jié)合，但是靈敏度高于鄰菲羅啉； Cu2+有干擾 ? 基于TPFPP的PVC膜缺點(diǎn)：pH適用范圍低 專(zhuān)一性較差
