基于半导体聚合物纳米粒子探针的比率型活性物种检测——推荐一个研究型综合化学实验

doi:10.3866/PKU.DXHX202011032

大学化学 >> 2021, Vol. 36 >> Issue (8): 2011032.doi: 10.3866/PKU.DXHX202011032

基于半导体聚合物纳米粒子探针的比率型活性物种检测——推荐一个研究型综合化学实验

宋国胜(), 廖师夷, 王友娟, 宦双燕()

湖南大学化学化工学院, 长沙 410082

收稿日期:2020-11-09 录用日期:2020-12-23 发布日期:2021-01-07
通讯作者: 宋国胜,宦双燕 E-mail:songgs@hnu.edu.cn;syhuan@hnu.edu.cn
作者简介:Email: syhuan@hnu.edu.cn (宦双燕)
Email: songgs@hnu.edu.cn (宋国胜)
基金资助:
国家自然科学基金(21804039);2020年湖南省普通高等学校课程思政建设研究项目(HNKCSZ-2020-0074)

Semiconducting Polymer Nanoprobe for Ratiometric Detection of Reactive Oxygen Species: A Comprehensive Experiment

Guosheng Song(), Shiyi Liao, Youjuan Wang, Shuangyan Huan()

College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China

Received:2020-11-09 Accepted:2020-12-23 Published:2021-01-07
Contact: Guosheng Song,Shuangyan Huan E-mail:songgs@hnu.edu.cn;syhuan@hnu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

介绍一个从纳米探针的合成、表征、性质测试到应用研究的完整研究型综合实验。本实验利用纳米共沉淀法制备了有机聚合物纳米探针，用有机半导体聚合物（PFODBT）作为参比分子和荧光染料分子（IR775s）作为响应分子，构建吸光度和荧光双比率型探针，实现了对活性氧物种（ClO^-和ONOO^-）含量的检测。采用紫外-可见吸收光谱仪可实现比率型吸光度检测活性氧物种的含量。利用PFODBT和IR775s之间的荧光共振能量转移（FRET）原理，采用荧光光谱仪可实现比率型荧光检测活性氧物种的含量。该实验综合性强、操作简便、可行性好、有利于培养学生全面的实验技能和科研能力。

关键词: 分析检测, 纳米探针, 荧光共振能量转移, 比率型检测, 活性物种

Abstract:

This works introduces a comprehensive research experiment about the synthesis and characterization of nanoprobes for detecting reactive oxygen species (ROS). In this experiment, organic semiconducting polymer nanoprobes were prepared using nano-coprecipitation method. Those nanoprobes can be employed for ratiometric detection of ROS, using semiconductor polymer (PFODBT) as the reference and fluorescent molecules (IR775s) as responsive unit. Specifically, the content of ROS (ClO^- and ONOO^-) can be measured by calculating PFODBT-to-IR775s absorbance ratio. Moreover, based on the principle of fluorescence resonance energy transfer (FRET) between PFODBT and IR775s, the ratio of fluorescent emission of PFODBT/IR775s can also be used for fluorescence ratiometric detection of ROS. This experiment is comprehensive and feasible, and benefited for training the solid experimental skills and scientific research ability for students.

Key words: Analytical measurement, Nanoprobe, Fluorescence resonance energy transfer, Ratiometric detection, Reactive oxygen species

MSC2000:

宋国胜, 廖师夷, 王友娟, 宦双燕. 基于半导体聚合物纳米粒子探针的比率型活性物种检测——推荐一个研究型综合化学实验[J]. 大学化学, 2021, 36(8): 2011032.

Guosheng Song, Shiyi Liao, Youjuan Wang, Shuangyan Huan. Semiconducting Polymer Nanoprobe for Ratiometric Detection of Reactive Oxygen Species: A Comprehensive Experiment[J]. University Chemistry, 2021, 36(8): 2011032.

图/表 11

图1

图2

图3

表1

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

参考文献 14

1	Jiang Y. ; Cui D. ; Fang Y. ; Zhen X. ; Upputuri P. K. ; Pramanik M. ; Ding D. ; Pu K. Biomaterials 2017, 145, 168. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.08.037
2	Shuhendler A. J. ; Pu K. ; Cui L. ; Uetrecht J. P. ; Rao J. Nat. Biotechnol. 2014, 32, 373. doi: 10.1038/nbt.2838
3	Lyu Y. ; Cui D. ; Sun H. ; Miao Y. ; Duan H. ; Pu K. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9155. doi: 10.1002/anie.201705543
4	Pu K. ; Shuhendler A. J. ; Jokerst J. V. ; Mei J. ; Gambhir S. S. ; Bao Z. ; Rao J. Nat. Nanotechnol. 2014, 92, 33.
5	Wang J. ; Yi J. Cancer Biol. Ther. 2008, 7, 1875. doi: 10.4161/cbt.7.12.7067
6	Setsukinai K. ; Urano Y. ; Kakinuma K. ; Majima H. J. ; Nagano T. J. Biol. Chem. 2003, 278, 3170. doi: 10.1074/jbc.M209264200
7	Wang Y. ; Shi L. ; Ye Z. ; Guan K. ; Teng L. ; Wu J. ; Yin X. ; Song G. ; Zhang X. B. Nano Lett. 2020, 20, 176. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b03556
8	Kubo N. ; Morita M. ; Nakashima Y. ; Kitao H. ; Egashira A. ; Saeki H. ; Oki E. ; Kakeji Y. ; Oda Y. ; Maehara Y. Dis. Esophagus 2014, 27, 285. doi: 10.1111/dote.12107
9	Nakabeppu Y. ; Tsuchimoto D. ; Ichinoe A. ; Ohno M. ; Ide Y. ; Hirano S. ; Yoshimura D. ; Tominaga Y. ; Furuichi M. ; Sakumi K. Ann. N. Y. Acad.sci. 2004, 1011, 101. doi: 10.1196/annals.1293.011
10	Houstis N. ; Rosen E. D. ; Lander E. S. Nature 2006, 440, 944. doi: 10.1038/nature04634
11	Pu K. ; Shuhendler A. J. ; Rao J. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 10325. doi: 10.1002/anie.201303420
12	Oushiki D. ; Kojima H. ; Terai T. ; Arita M. ; Hanaoka K. ; Urano Y. ; Nagano T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 1322, 795.
13	Dagher M. ; Kleinman M. ; Ng A. ; Juncker D. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 925. doi: 10.1038/s41565-018-0205-0
14	Cheng D. ; Pan Y. ; Wang L. ; Zeng Z. ; Yuan L. ; Zhang X. ; Chang Y. -T. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 285.

仪器名称	型号	生产厂家
紫外-可见吸收光谱仪	UV-2450	Shimadzu (日本)
荧光光谱仪	Fluoromax-4	Jobin Yvon (法国)
高速离心机	H2050R	湖南湘仪实验室仪器开发有限公司
旋转蒸发仪	RE301	郑州科达机械仪器设备公司
透射电子显微镜	F2100	日本电子株式会社生产
超声波清洗仪	KM5200DE	昆山美美超声仪器有限公司

[1]	肖竹平, 冯秋菊. 电性分析在培养学生有机化学思维能力教学中的应用[J]. 大学化学, 0, (): 2106046-.
[2]	薛庆旺, 徐树玲, 张远馥, 黄德宾, 李爱峰, 李霞, 王怀生. “课程思政”视域下科研渗透式实验教学模式初探[J]. 大学化学, 0, (): 2107046-.
[3]	董宁宁, 许琳琪, 熊峰, 闫博宇, 李昆, 郭栋才. 碳化钛介导原位还原的无标签可视化银离子检测综合实验设计[J]. 大学化学, 0, (): 2111060-.
[4]	赵宏伟, 槐佳孟, 王泽, 陈霞. EDTA滴定法测药物制剂中的ZnO：定量分析在实践中的应用[J]. 大学化学, 0, (): 2111067-.
[5]	姚志湘, 马鑫, 张景清, 苏誉婷, 粟晖. 阿司匹林合成过程在线分析实验教学实践[J]. 大学化学, 0, (): 2111076-.
[6]	厉江华, 唐俊涛, 梅梅, 陈万松, 陈立妙, 周发, 黄健涵, 刘又年. 聚磷酸铵的制备及阻燃性能测试——介绍一个应用化学综合实验[J]. 大学化学, 0, (): 2112001-.
[7]	金丽花, 田磊, 王超展, 李延, 郭艳丽, 张宏芳. 巧用思维导图，助力任务驱动式教学法在分析化学课程教学中的应用[J]. 大学化学, 0, (): 2112042-.
[8]	张珮娟, 赵博, 何凤仪, 罗寒飞, 申起飞, 党东锋. 大学生综合创新实验：四苯基乙烯的聚集诱导发光特性研究及其指纹成像应用[J]. 大学化学, 0, (): 2112045-.
[9]	李晓艳, 张怀玉, 孟令鹏, 曾艳丽. 计算化学实验线上线下混合教学模式的探究与实践[J]. 大学化学, 0, (): 2112054-.
[10]	李远非, 杨训方, 王桂玲, 郭莹, 王煦, 李馨儒, 周艳霞, 谢英. Wilhelmy吊片法测定磷脂溶液的表面张力等温线[J]. 大学化学, 0, (): 2201014-.
[11]	张宇, 吉婷婷, 张心妍, 李春浩, 王帅. 科研渗透式有机化学综合实验设计——一种防伪墨水的制备[J]. 大学化学, 0, (): 2111080-.
[12]	吴亚, 方荣苗, 薛丹, 王文珍, 南叶飞, 苏碧云, 史俊. 化学实验技能竞赛协同传统实验教学的探索与实践[J]. 大学化学, 0, (): 2111083-.
[13]	张楠, 臧建阳, 王刚, 刘太宏. 双光子吸收表征及相关光物理机制[J]. 大学化学, 0, (): 2201037-.
[14]	师亮, 漆红兰, 张璐, 张成孝. 分析化学中的选择性及提高选择性策略的探讨[J]. 大学化学, 0, (): 2111012-.
[15]	胡晓允, 马玲, 尹欣然, 陈丹, 周忠强, 张道洪. (2R,3R)-1,4-二甲氧基-1,1,4,4-四苯基-2,3-丁二醇的合成——推荐一个大学有机化学综合实验[J]. 大学化学, 0, (): 2111036-.

基于半导体聚合物纳米粒子探针的比率型活性物种检测——推荐一个研究型综合化学实验

Semiconducting Polymer Nanoprobe for Ratiometric Detection of Reactive Oxygen Species: A Comprehensive Experiment

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 11

参考文献 14

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0