1.本发明涉及微生物与化学交叉学科应用于汞离子检测技术领域,具体涉及生物与化学方法合成一种反应型汞离子荧光探针的制备方法及应用。
背景技术:
2.汞是普遍存在的最危险的污染物之一,根据《中华人民共和国环境保护法》规定,日常用水汞含量不得超过0.001mg/l。但汞在生物体中积累后的含量远大于此。汞以无机汞和有机汞等形式存在于自然界中,细菌等微生物可将自然环境中的无机汞转变为有机汞,经食物链在人体中富集,对人体造成多种损伤,如产前脑损伤、认知和运动障碍、视力和听力损失等,严重时甚至死亡。
3.汞中毒反应机理一般认为是汞离子能与生物体内蛋白质一级结构中的含硫基团发生反应,破坏原有分子结构,进而影响其生理代谢活动,导致损害。因此,汞的分析检测是化学分析中的重要课题。
4.目前,检测汞离子方法主要包括传统方法与荧光分析法。传统方法有仪器操作复杂、检测周期长、样品前处理复杂、检测费用昂贵等问题。荧光分析法利用物质的荧光性和对汞离子的选择性制成的荧光分子探针,能实现对汞离子快速、简易检测。
5.目前汞离子探针的识别基团主要为含硫物质与炔烃、乙基醚等,其中含硫物质硫脲、硫醇、硫代酰胺、硫醚等含硫化合物。含硫化合物作用于汞离子检测的原理包括配位型和反应型。反应型汞离子荧光探针主要指汞离子与硫原子结合发生脱硫反应,改变原有化合物的结构,致其光物理性质变化而进行检测。由于具有灵敏度高、响应时间快的特点,已成为荧光探针设计的重要研究方向(cn201410369075 .7,cn201410768327.3,cn201410207062.x,等)。
技术实现要素:
6.本发明的目的是提供一种以沙雷氏菌次级代谢产物为起始物合成一种汞离子荧光探针及其制备方法,是以沙雷氏菌的次级代谢产物
‑‑
灵菌红素替代有毒有害的化合物,充分利用灵菌红素的线性结构合成一种硫代酰胺,是一种新型反应型汞离子荧光探针。其特征在于:以沙雷氏菌次级代谢产物
‑‑
灵菌红素为起始物,灵菌红素-锌为荧光基团,吡咯基硫代酰胺为识别基团。
7.本发明的目的通过如下技术方案实现。
8.一种汞离子荧光探针及其制备方法,其特征在于:(1)一种反应型汞离子荧光探针,其特征是具有以下化学分子结构式:图1荧光探针的分子结构汞离子荧光探针其制备方法如下:a沙雷氏菌的来源及培养;
+
、fe
3+
、zn
2+
、al
3+
、ca
2+
、pb
2+
、k
+
、hg
2+
后的荧光光谱,横坐标为波长,纵坐标荧光强度。
具体实施方式
19.实施例1灵菌红素的生物合成图2 灵菌红素的结构图3灵菌红素的质谱图从保藏斜面培养基(牛肉膏2g/l ,蔗糖20 g/l ,氯化钙1.1 g/l,琼脂20 g/l)上挑取菌落,转接液体培养基(牛肉膏2g/l ,蔗糖20g/l ,氯化钙1.1 g/l),28 ℃,200 r/min培养1d,按5%的接种体积另行扩大培养3 d。发酵液8000转离心15 min,弃去滤液,将菌体收集加入200 ml甲醇于圆底烧瓶中搅拌1h,后超声破碎10 min,加入氯仿萃取,减压除溶剂,得红色固体。硅胶柱层析ch2cl2:ch3oh=10:1分离得纯品,液相色谱质谱鉴定灵菌红素种类。产率最高可达到1.1g/l.(lc-esi-ms,[ms+h]324)灵菌红素-锌配合物的合成;图4中间体灵菌红素-锌的合成路线图5中间体灵菌红素-锌的质谱图取灵菌红素0.32g溶于二氯甲烷中,加入三乙胺5ml搅拌,5min后加入氯化锌0.16g,常温反应30min后,加水淬灭。稀盐酸洗涤,干燥得紫色固体。硅胶柱层析ch2cl2:ch3oh=5:1分离得纯品产率为65%。(lc-esi-ms,[ms+h]710)汞离子荧光探针的制备图6汞离子荧光探针的合成路线图7汞离子荧光探针的质谱图将灵菌红素-锌配合物0.35g溶于甲苯溶剂中,氮气保护下80℃反应72 h,反应结束后冷却至室温,浓缩溶剂,柱层析ch2cl2:ch3oh=10:1分离得纯品,分离得到汞离子荧光探针,产率35%。(lc-esi-ms,[ms+h]888)实施例2图8为本发明的荧光探针(1um)在加入不同浓度汞离子后荧光发射光谱变化随浓度的关系,横坐标为波长,纵坐标为荧光强度。
[0020]
图9识别汞离子后荧光物质-灵菌红素基酰胺的结构图10识别汞离子后荧光物质-灵菌红素基酰胺的质谱图在甲醇中,荧光探针的浓度为1μm,激发波长为365nm。
[0021]
在缓冲溶液中,以367nm光激发,荧光探针分子在400-700nm处无荧光发射峰当向溶液中滴加hg
2+ (0-13equiv),体系在400-700nm处产生了强的荧光发射峰,且随hg
2+
浓度的增加,荧光强度持续增强,直到hg
2+
浓度是探针浓度的8equiv时,荧光强度增强不再明显,很显然,荧光增强是由于hg
2+
与探针中的s原子反应,生成hgs,探针的c=s双键变为c=o双键。(lc-esi-ms,[ms+h]872)实施例3图11为本发明的荧光探针(1um)分别加入7当量的不同金属离子ag
+
、mg
2+
、cu
2+
、mn
2+
、fe
3+
、zn
2+
、al
3+
、ca
2+
、pb
2+
、k
+
、hg
2+
后的荧光光谱,横坐标为波长,纵坐标荧光强度。
[0022]
配置1μm荧光探针溶液,加入1滴三乙胺,然后向溶液中分别加入7equiv的不同金
属离子ag
+
、mg
2+
、cu
2+
、mn
2+
、fe
3+
、zn
2+
、al
3+
、ca
2+
、pb
2+
、k
+
、hg
2+
,测定在各金属离子存在下,荧光探针分子的荧光发射光谱;参照汞离子对探针分子的荧光光谱滴定实验,本发明通过竞争金属离子试验来判定探针对汞离子的选择性,在溶液中分别加入10equiv的不同金属离子ag
+
、mg
2+
、cu
2+
、mn
2+
、fe
3+
、zn
2+
、al
3+
、ca
2+
、pb
2+
、k
+
、hg2,荧光光谱没有明显变化,在同样条件下,加入hg
2+
(7equiv)后,荧光发射强度明显增强,通过对荧光发射强度的监测表明:本发明十分适合作为汞离子荧光探针。