巯基化合物的色谱分析研究
硫化氢介导的S-巯基化修饰及其化学检测技术
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硫化氢介导的S-巯基化修饰及其化学检测技术张珍;全心雨;唐志书【期刊名称】《中国生物化学与分子生物学报》【年(卷),期】2024(40)1【摘要】硫化氢(hydrogen sulfide, H_(2)S)是继一氧化氮和一氧化碳之后的第3种内源性气体信号分子,通过影响细胞信号通路调节机体各个系统,具有广泛的生理和病理作用。
近年的研究发现,H2S的作用主要通过对靶蛋白进行S-巯基化修饰,改变其结构,影响其活性、稳定性以及蛋白质之间互相作用,进而调控细胞内信号通路及相关生物学过程。
本文基于国内外对S-巯基化修饰的研究,主要综述了:S-巯基化修饰的研究现状,详细总结了目前已揭示S-巯基化修饰及其具体半胱氨酸(cysteine, Cys)位点的研究,并进一步总结了S-巯基化修饰与S-亚硝基修饰之间的关系;S-巯基化修饰的反应类型,3种化学检测(马来酰亚胺法、改良生物素转换法和标记转换法)方法的检测原理和特点,通过S-巯基化修饰检测的条件和应用范围,将这3种方法进行对比,并对各方法在检测过程中应注意的事项进行了讨论。
根据作者在S-巯基化修饰研究方面积累的经验,重点阐述马来酰亚胺法检测过程中,细胞和组织样品的制备及其较详细的实验步骤。
此外,本文还讨论了当前S-巯基化修饰检测方法存在的不足及该领域未来亟待解决的问题,为S-巯基化修饰的相关研究提供参考。
【总页数】10页(P44-53)【作者】张珍;全心雨;唐志书【作者单位】陕西中医药大学陕西省中药资源产业化协同创新中心;中国中医科学院研究生院【正文语种】中文【中图分类】Q67【相关文献】1.巯基丁二胺铜单层修饰金电极上HIV-p24抗原的电化学免疫检测2.亚微米铂粒子修饰电极液相色谱电化学检测巯基化合物的研究3.RhoA激酶的硫巯基化修饰在硫化氢抗大鼠神经细胞缺氧性损伤中的作用4.二茂铁巯基化合物/金纳米粒子/还原石墨烯修饰电化学传感器检测Cu^(2+)5.蛋白质巯基及其氧化性修饰的化学检测方法因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
巯基的化学修饰(医学课件)
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修饰在药物研发中的应用
详细描述:通过研究二硫键的修饰过程及其与疾病的关 系,可以发现新的药物靶点,为新药的研发提供方向。
详细描述:在已知的药物中,针对二硫键的修饰过程进 行结构优化,可以提高药物的疗效和降低副作用。
• 发展新型巯基修饰技术:随着科学技术的发展,我们需要开发更为先进的巯基修饰技术,以满足各种不同的需 求。例如,利用光敏或酶促反应进行巯基修饰,可以实现高度特异性和高效率的修饰。
• 拓展巯基修饰的应用领域:目前巯基修饰的应用主要集中在药物传递、组织工程和生物材料等方面。未来,我 们期望能够看到巯基修饰在更多领域中的应用,如疾病诊断、基因治疗和纳米医学等。同时,我们也期望能够 看到更多的具有创新性的研究思路和方法出现,推动巯基修饰技术的发展和应用。
研究面临的挑战与未来发展方向
• 建立有效的巯基修饰方法:尽管已经有许多用于巯基修饰的方法,但它们往往存在一些问题,如反应条件剧烈 、对环境不友好等。因此,开发更为温和、高效且环保的巯基修饰方法仍然是一个挑战。
• 深入理解巯基修饰的生物效应:目前对于巯基修饰在生物医学领域的应用研究尚处于初级阶段,许多关键问题 仍需解决。例如,如何精确控制巯基修饰对生物分子的影响,以及如何评估这种影响对细胞和组织的功能和健 康的影响等。
详细描述
在新型药物的研发过程中,通过调节巯基修 饰的表达水平,可以开发出具有全新作用机 制的药物,为治疗多种疾病提供了新的选择 。经过实验验证,这种新型药物具有较高的 疗效和较低的副作用,具有很好的应用前景 。
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相关案例分析或研究报告
案例一:某疾病中巯基修饰的异常及其意义
巯基乙酸-中国食品药品检定研究院
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附件1化妆品中巯基乙酸的检测方法(征求意见稿)1 范围本方法规定了离子色谱法测定化妆品中巯基乙酸的含量。
本方法适用于化妆品中巯基乙酸及其盐类和酯类含量的测定。
2 方法提要样品中的巯基乙酸经水溶解提取后,用离子色谱仪分离巯基乙酸根与无机离子,电导检测器检测,以保留时间定性,峰面积定量。
本方法巯基乙酸的检出限5.8ng,定量下限20ng。
取样量为0.5g时,检出浓度为46μg/g,最低定量浓度0.15mg/g。
3 试剂和材料除另有规定外,本方法所用试剂均为分析纯或以上规格,水为GB/T6682规定的一级水。
3.1 巯基乙酸,优级纯。
3.2 甲醇,优级纯。
3.3 三氯甲烷,分析纯。
3.4 氢氧化钠,分析纯。
3.5 硫酸溶液[φ(H2SO4)=10%]:取硫酸(ρ20=1.84g/ml)10mL,缓慢加入到90mL水中,混匀。
3.6 盐酸溶液[φ(HCl)=10%]:取盐酸(ρ20=1.19g/ml)10mL,加入90mL水中,混匀。
3.7 淀粉溶液(10g/L):称可溶性淀粉1g,加水5mL调成溶液,再加入沸水95mL,煮沸,并加水杨酸0.1g或氯化锌0.4g防腐。
3.8 氢氧化钠溶液(500g/L):称取氢氧化钠50g,加水适量使溶解并至100mL。
再量取一定量用经超声脱气的水稀释到淋洗液浓度。
3.9 重铬酸钾标准溶液[c(1/6K2Cr2O7)=0.1000mol/L]:准确称取已于120℃±2℃电烘箱中干燥至恒重的重铬酸钾基准物质4.9031g ,溶于水并转移至1000mL 量瓶中,定容至刻度,摇匀。
3.10 硫代硫酸钠标准溶液(0.1mol/L):称取硫代硫酸钠(Na 2S 2O 3▪5H 2O )26g (或无水硫代硫酸钠16g )溶于1000mL 新煮沸放冷的水中,加入氢氧化钠0.4g 或无水碳酸钠0.2g ,摇匀,贮存于棕色瓶内,放置两周后过滤,用重铬酸钾标准溶液标定其浓度,标定方法如下:准确吸取重铬酸钾标准溶液(3.9)25.00mL 于500mL 碘量瓶中,加碘化钾2.0g 和硫酸溶液(10%)20mL ,立即密塞,摇匀,于暗处放置10min 。
巯基化合物在分析中的应用
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巯基化合物在分析中的应用
巯基化合物是一类重要的有机化合物,因其与蛋白质结合特别紧密,在分析学有着广泛的应用。
一方面,巯基化合物能够增强谱线的显示效果,从而提高测量的精确度;另一方面,它可以用来检测蛋白质及其它有机物质在溶液中的含量。
近年来,随着巯基化合物技术的发展,在分析学中的应用日趋广泛。
首先,巯基化合物能够改进核磁共振(NMR)谱线的显示效果。
对于某一种结构复杂的有机物,如果直接用NMR测量,得到的信号太微弱,用肉眼看不到,但是使用巯基化合物可以激发这些微弱的信号,使其变得更易于测量,提高精确度。
其次,巯基化合物还可以用来检测蛋白质及其它有机物质在溶液中的含量。
巯基化合物具有易于连接到蛋白质以及其它有机物质的特点,因此可以用来追踪蛋白质或有机物质在溶液中的含量。
例如,可以用哪种巯基化合物与蛋白质结合,在特定时间点释放出,然后再测量它们在溶液中的含量,从而了解蛋白质的结构及动态变化。
此外,巯基化合物还用于体外和体内结构的测定。
例如,可以使用核磁共振谱来测定巯基化蛋白质的结构,从而研究蛋白质的结构及功能,进而了解蛋白质和药物之间的相互作用。
在体内,可以用巯基化合物来评价药物在体内的分布和代谢情况,从而更好地评价新药的活性和安全性。
总而言之,巯基化合物是一类重要的有机化合物,它具有非常好的显示效果,且能够检测蛋白质及其它有机物质在溶液中的含量,因
此在分析学有着极为广泛的应用。
进一步研究和改进巯基化合物技术,将有助于更好地了解蛋白质的结构和功能,以及如何更有效地利用其在分析学中的应用。
发用类化妆品中巯基乙酸的测定-离子色谱法
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中国口岸科学技术发用类化妆品中籬基乙酸的测定-离子色谱法符灵梅I 纪少凡I 戴小丽1刘庆祺I摘 要 建立了抑制型电导离子色谱法测定发用类化妆品中疏基乙酸的方法。
样品用水溶解,超声萃取20 min,经Bond Elut C18 小柱除去提取液中的表面活性剂,以 Dionex lonpac™ AG19 ( 4 mm x 50 mm )保护柱和 Dionex lonpac™ AS19 ( 4mm x 250 mm )高柱容量分析柱.25mmol/L 氢氧化钾为淋洗液等度洗脱.用电导检测器测定。
在0.5 ~ 10.0 rng/L 的范围内线性关系良好,相关系数为0.9996,检出限(S/N=3)为40从蜒,相对标准偏差为0.8% ~ 4.4%,回收率在95.1% ~ 102.2% 之间。
与其他方法相比,该方法具有简便、快速、准确、所需试剂少及灵敏度高的优点。
关键词 离子色谱;化妆品;疏基乙酸Determination of Thioglycolic Acid in Hair Cosmetics-lon ChromatographyFU Ling-Mei *1 JI Shao-Fan 1 DAI Xiao-Li 1 LIU Qing-Qi 1第一作者:符灵梅(1985—),女.汉族.海南海口人,本科.工程师,主要从事食品中有毒有害残留检测的研究,E-mail :****************1.海口海关技术中心 海口 5703111. The Technology Center of Haikou Customs, Haikou 570311Abstract A new method was developed for the determination of thioglycolic acid in hair cosmetics by suppressed conductivity ionchromatography. The samples were dissolved by water and extracted with ultrasonic for 20 min. The surfactant in the extract was removed byBond Elut C18 column. Using Dionex lonpac™ AG19 (4 mm x 50 mm) guard column, Dionex lonpac™ AS19 (4 mm x 250 mm) high-capacityanalytical column and 25 mmol/L of KOH solution as eluent, the content of thioglycolic acid in hair cosmetics could be determined. Under the optimized conditions, this method showed a good linear relationship from 0.5 mg/L to 10.0 mg/L, the correlation coefficient0.9996, the recoveries between 95.1% and 102.2% with relative standard deviations (RSDs) ranging from 0.8% to 4.4%, and the limit of detection (S/N=3) 40 jjl g/g. Compared with other methods, this method has the advantages of simplicity, rapidity, accuracy, less reagentsand high sensitivity.Keywords ion chromatography ; cosmetics ; thioglycolic acid疏基乙酸(Thioglycolic acid, TGA )又名硫代乙醇 酸(HSCH q COOH),分子式中既含有竣基,又含有 疏基极性基团无色透明有机化合物,具有强烈刺激性气味,在碱性条件下有较强的还原性,直接接触皮肤可致红斑、瘙痒,甚至产生急性红肿、渗岀、疼痛,诱发慢性皮炎,皮肤刺激试验中阳性率高达85%以79CHINA PORT SCIENCE AND TECHNOLOGY上X%根据不同使用量,可使头发柔软甚至断裂凶,乙酸的监测提供便利的检测方法:所以其广泛应用于发用类化妆品中。
5-巯基-1-甲基四唑紫外分光光度计吸收波长
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5-巯基-1-甲基四唑紫外分光光度计吸收波长5-巯基-1-甲基四唑紫外分光光度计吸收波长1. 介绍5-巯基-1-甲基四唑是一种常用的有机化合物,具有多种应用,其中之一就是在紫外分光光度计中作为吸收试剂。
它具有很强的吸收特性,因此在光度计测定中有着重要的作用。
本文将从深度和广度两个方面对它的吸收波长进行全面评估和探讨。
2. 5-巯基-1-甲基四唑的基本特性5-巯基-1-甲基四唑是一种含硫杂环化合物,化学式为C2H3N3S,具有巯基和唑环结构。
它的分子结构简单,但却具有较强的吸收特性,这使得它在紫外分光光度计中被广泛应用。
接下来,我们将从其分子结构和化学性质两个方面来分析其吸收特性。
3. 分子结构对吸收波长的影响我们来看5-巯基-1-甲基四唑的分子结构。
它的唑环结构使得它在紫外光区有较强的吸收能力,而巯基的存在则能进一步增强其吸收特性。
这意味着它在紫外分光光度计中的吸收波长很可能处于较短的波段范围内。
我们可以初步推测,5-巯基-1-甲基四唑的吸收波长可能集中在200-300nm之间。
4. 化学性质对吸收波长的影响我们要考虑5-巯基-1-甲基四唑的化学性质对吸收波长的影响。
由于其含有巯基,它在不同溶剂中的吸收特性可能会有所不同。
在溶剂不同的情况下,分子间的相互作用会发生改变,从而影响其吸收波长。
在测定5-巯基-1-甲基四唑的吸收波长时,需考虑到溶剂的选择对吸收情况的影响。
5. 5-巯基-1-甲基四唑在紫外分光光度计中的应用5-巯基-1-甲基四唑具有较强的吸收特性,因此在紫外分光光度计中被广泛应用。
它可以作为吸收试剂,用于测定不同样品中的吸收特性。
通过测定样品在特定波长下的吸光度,可以得到样品的浓度、纯度、反应速率等信息,因此在分析化学领域有着重要的应用价值。
6. 个人观点和总结5-巯基-1-甲基四唑作为紫外分光光度计中的吸收试剂具有重要的意义。
通过对其分子结构和化学性质的分析,我们可以初步推测它的吸收波长可能集中在200-300nm范围内。
巯基化合物的色谱分析研究
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巯基化合物的色谱分析研究巯基化合物广泛地存在于生物体内,具有清除自由基、重金属解毒和拮抗电离辐射等作用。
此外,巯基化合物还与机体生长发育、延缓衰老及某些疾病(如白血病,关节炎和帕金森综合症)有关。
巯基类药物可用于许多种疾病的治疗。
因此,建立简单、快速、灵敏的巯基化合物的分析检测方法具有十分重要的意义。
本论文采用毛细管电泳-激光诱导荧光检测法(CE-LIF)和高效液相色谱-荧光检测法(HPLC-FL)分析测定生物样品中的巯基化合物。
研究内容主要包括以下三个部分:(1)建立了以BODIPY类荧光染料(1,3,5,7-四甲基-8-溴甲基-二氟化硼-二吡咯甲川,TMMB-Br)为柱前衍生试剂,采用毛细管电泳-激光诱导荧光检测法同时测定高半胱氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽三种巯基化合物的分析方法。
具体考察了电泳背景电解质的种类、浓度和pH值、分离电压、进样时间对分离的影响;研究了衍生缓冲溶液的组成及pH值、衍生试剂浓度、反应温度和时间对衍生效率的影响。
在优化的条件下,高半胱氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽的检出限(S/N=3)分别为0.73nmol/L,0.72nmol/L和0.36nmol/L。
将该方法应用于人血清和尿液样品中的高半胱氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽的测定,回收率在92.6%-109.1%之间。
此外,尝试了TMMB-Br用于活细胞内的巯基化合物的荧光成像。
(2)同时建立了高效液相色谱-荧光检测法和毛细管电泳-激光诱导荧光检测法测定巯基类药物D-青霉胺和硫普罗宁的两种分析方法。
以TMMB-Br为荧光标记试剂,详细探讨了电泳及色谱分离条件,D-青霉胺和硫普罗宁的衍生条件,确定了方法的可行性。
在最优条件下,D-青霉胺和硫普罗宁均可在12min内达到基线分离,检出限分别为5.0nmol/L,2.0nmol/L和0.88nmol/L,0.47nmol/L。
将两种方法成功应用于人尿液和血清样品中D-青霉胺和硫普罗宁的测定,回收率分别在95.0%-106.7%和95.2%-104.3%之间。
用于检测巯基化合物的荧光探针的研究进展
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用于检测巯基化合物的荧光探针的研究进展刘柳;马景川;盖冬玮;张妍;冯昕;马梦瑶;张明;武祥龙【摘要】Thiol compounds are playing vital physiological roles in human body,so the efficient detection of thiol compounds has very important applicable values in pathology and life sciences.According to the structure of fluorescent probes,the research progress of fluorescent probes for the detection of thiol compounds is re-viewed in this paper.%巯基化合物在生物体内有着重要的生理作用,它的有效检测在病理学和生命科学领域具有非常重要的应用价值。
依据荧光探针的结构,分类综述了可检测巯基化合物的荧光探针的研究进展。
【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2016(033)002【总页数】8页(P1-7,30)【关键词】巯基化合物;荧光探针;检测【作者】刘柳;马景川;盖冬玮;张妍;冯昕;马梦瑶;张明;武祥龙【作者单位】西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安 710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】O625生物体内巯基化合物是构成蛋白质和某些大分子(如半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等)的主要物质,在人体生理活动中起着至关重要的作用,不仅参与了许多重要的细胞反应过程(包括氧化还原平衡和细胞生长),还可以表征细胞内氧化还原状态以及蛋白质的高级有序结构[1]。
巯基检测
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巯基检测方法1. RP-HPLC法测定巯基含量采用色谱柱Kromasil-C18 (250×4.6mm, 5μm),流动相A(0.1%TFA)和流动相B(甲醇)梯度洗脱:流动相B 40%~80%,0~10min,然后80% B保持5min,流速0.8mL/min,检测波长327nm,得到NTB标准曲线y=3.67059x+0.14123,回收率101.9%,RSD=l.17%,从而建立了一种高灵敏度巯基检测方法。
2. 采用分子荧光光谱法作为反应条件,用反相高效液相色谱梯度洗脱法测定巯基用OPA、丹酰氯、茚三酮与半胱氨酸反应,测其可见紫外吸收光谱及荧光光谱;在不同PH、温度、反应时间条件下,用OPA与半胱氨酸反应测其荧光度;分别吸收0.1mmol/L半胱氨酸溶液0、20、40、60、80、100 μl,各加入10 μlH2O2,室温下反应30min,然后加热蒸干,残渣用200μl OPA衍生液,定容至5 ml,4 min时测其荧光光谱。
取pH8.4的硼酸缓冲溶液 5μl,混合10次;加入OPA 衍生液2μl,混合进样走HPLC。
梯度条件:洗脱液B所占比例0min为0,17min 线性增加至60%,17.5min线性增加至100%,20min洗脱结束。
激发波长为340nm,荧光检测波长为450nm。
3.柱前衍生高效液相色谱-紫外检测法以tris(2-carboxylethyl) –phosphine (TCEP)为还原剂,7–fluorbenzo–2–oxa –1,3–diazole–4-sulfonate(SBD-F)为衍生剂,N-乙酰半胱氨酸为内标,C8色谱柱分离,流动相为甲醇 -磷酸盐缓冲液(pH =3. 0),梯度洗脱 ,385 nm处检测。
线性范围为8. 3~1042. 6 μmol/L,最低检测限为 0. 42μmol/L,日内精密度为 1. 67%~1. 86%,日间精密度为 2. 08%~3. 06 %,平均回收率为 98. 1%~103. 2 %。
巯基化合物的色谱分析研究
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巯基化合物的色谱分析研究巯基化合物是一类含有巯基(-SH)结构的有机化合物,广泛存在于自然界中,也广泛应用于工业和生物化学领域。
巯基化合物的分析非常重要,因为它们具有不同的物理和化学性质,可以通过色谱分析方法来有效地鉴定和分离。
色谱分析是一种用于分离复杂混合物的有效技术。
巯基化合物的色谱分析主要包括气相色谱(GC)、液相色谱(LC)和薄层色谱(TLC)等几种方法。
下面将分别介绍它们的原理和应用。
气相色谱是一种基于化合物在气体载体中运动的分离技术。
它通常使用气相色谱仪作为分析仪器,将待分析的样品通过气相色谱柱进行分离。
巯基化合物在气相色谱柱中与载气发生物理吸附或化学反应,从而分离出来。
气相色谱对于巯基化合物的分析具有高效、高分离度和高灵敏度的优势,能够鉴定和分析复杂的样品。
液相色谱是一种基于化合物在液态载体中运动的分离技术。
它通常使用液相色谱仪作为分析仪器,将待分析的样品通过液相色谱柱进行分离。
巯基化合物在液相色谱柱中与液相发生物理吸附、化学反应或离子交换等作用,从而分离出来。
液相色谱对于巯基化合物的分析具有较好的分离能力和灵敏度,尤其适用于极性化合物的分析。
薄层色谱是一种基于化合物在薄层固体载体上运动的分离技术。
它通常使用薄层色谱板作为分析仪器,将待分析的样品通过薄层色谱板进行分离。
巯基化合物在薄层色谱板上通过物理吸附或化学反应与固相发生作用,从而分离出来。
薄层色谱对于巯基化合物的分析具有简单、快速、低成本的优势,可以进行快速筛查和定性分析。
巯基化合物的色谱分析在许多领域中具有广泛的应用。
在环境领域,可以用于分析水体或空气中的有机硫化物,比如环境中的硫化氢和二硫化碳等。
在食品和饮料工业中,可以用于分析巯基化合物作为添加剂或防腐剂的浓度和成分。
在生物医药领域,可以用于分析巯基化合物作为药物代谢产物的排泄和代谢途径。
综上所述,巯基化合物的色谱分析是一项重要的研究领域,可以通过气相色谱、液相色谱和薄层色谱等方法对巯基化合物进行鉴定和分离。
荧光碳量子点的特性及检测巯基化合物的研究进展

荧光碳量子点的特性及检测巯基化合物的研究进展董小绮;菅晓婷;柴双双;杨江华;肖雪棋;郑力孟;吕俊杰【摘要】巯基化合物是生物体内一类重要的抗氧剂,包括半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等生物硫醇类化合物,在体内参与一系列典型的生化反应,有助于维持正常的生理功能,当含量异常会导致多种疾病.因此,定量检测巯基化合物在相关疾病研究和诊断方面具有重要的意义.目前,利用高选择性、高灵敏度的荧光探针检测巯基化合物已成为前沿课题之一.碳量子点(CDs)因具有优良的荧光稳定性、极好的生物相容性、耐光漂白以及易制备等优良的性能,作为一类荧光探针检测巯基化合物得到了广泛的应用.类似于其他纳米探针,当荧光CDs用于检测巯基化合物时,基于信号检测的竞争机制,引入猝灭剂和巯基化合物竞争性结合荧光碳量子点,由于巯基化合物的高亲和力和强亲核性,使荧光恢复.本文综述了碳量子点的制备和特性,以及在检测巯基化合物方面的研究进展.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)005【总页数】6页(P529-534)【关键词】碳量子点;巯基化合物;荧光探针;光学特性【作者】董小绮;菅晓婷;柴双双;杨江华;肖雪棋;郑力孟;吕俊杰【作者单位】山西医科大学基础医学院,山西太原 030000;山西医科大学基础医学院,山西太原 030000;山西医科大学基础医学院,山西太原 030000;山西医科大学基础医学院,山西太原 030000;山西医科大学基础医学院,山西太原 030000;山西医科大学基础医学院,山西太原 030000;山西医科大学基础医学院,山西太原030000【正文语种】中文【中图分类】R96;O657.31 巯基化合物1.1 生理功能巯基化合物广泛分布于细胞、体液、组织等生理结构中,是机体内重要的组成部分,与许多生理功能密不可分,起着至关重要的作用. 含巯基的化合物如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)等小分子巯基化合物,生命体系的维持与其含量是否正常有直接或间接的联系,当其含量超出正常的范围时,正常生命体系则会受到影响,可能预示着某些生理机能已经发生病变,也可能直接对生命体产生损伤. 半胱氨酸是一种条件必需氨基酸,是蛋氨酸脱甲基过程中生成的代谢产物. Hcy 以氧化和游离形式存在于人体血浆中,几乎99%以氧化形式存在. 半胱氨酸的功能包括参与甲硫氨酸代谢、调节体内甲基化、翻译后修饰作用、与金属离子结合、以及解毒作用等. 它的浓度升高程度与疾病的危险性成正比,半胱氨酸含量升高促进脂蛋白的氧化和老化,削弱免疫系统,导致脑损伤等问题,进而可能会引发脑血管疾病、高血压、骨质疏松和肾脏疾病[1]. 谷胱甘肽由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成,在体内以还原型和氧化型两种形态存在,其中还原性谷胱甘肽大量存在并起主要作用,在几乎所有生理生化过程中都可以看到. 谷胱甘肽的活性基团是巯基,该基团可以发挥消除人体自由基的作用,从而起着抗氧化、抗衰老、解毒和保肝等作用. 体内谷胱甘肽含半胱氨酸量改变,以及还原型和氧化型比例的改变可引发多种疾病. 如乳腺、卵巢、头颈部和肺部组织癌变时,血浆中GSH含量明显低于正常细胞,而癌变细胞中GSH含量高于正常细胞. 此外,谷胱甘肽水平异常还与阿尔茨海默氏症和心血管等多种疾病有关[2]. 它还可以保护蛋白质中Cys的巯基免受氧化,因此对于检测生物系统中的巯基化合物的含量来诊断潜在疾病至关重要.1.2 检测基于巯基化合物的重要生理功能,监测细胞内Cys、Hcy和GSH的动态变化对疾病的早期诊断和疾病进展的评估是非常必要的. 目前已经开发出的检测方法包括色谱法、电化学方法、比色法以及荧光法等[3]. 色谱法虽然选择性好,但是洗脱时使用大量的有机溶剂,造成溶剂浪费,成本高,浪费大;电化学方法的重现性和稳定性较差,需要通过多种分离技术将巯基化合物分离出来再检测,操作繁琐;比色法只能用于半定量检测.与以上三种方法相比,荧光法对比度高,荧光分析快,响应快,灵敏度高,操作简单,选择性好,可用于细胞活体成像和单个细胞的实时可视化示踪. 迄今为止,许多荧光法测定生物巯基化合物的纳米探针已被开发[4]. 目前,碳量子点作为一种新型纳米材料,荧光性能好,不含重金属且生物相容性好,对碳量子点进行表面修饰后其荧光量子产率明显提高. 碳量子点的优良光学性质使其在生物影像、生物标记和传感器等方面的应用成为研究热点. 本文从碳量子点的制备和性质出发,分析其检测巯基化合物的研究进展.2 碳量子点的特性2.1 荧光特性碳量子点是由石墨、无定形碳结构和有机分子碳化修饰的官能团组成. 这些碳量子点显示出独特的荧光特性,这些性质在很大程度上取决于它们的形态、结构、大小和晶体特性. 一般可通过紫外/可见光谱(UV/Vis)来分析碳量子点的光学性质. 在紫外—可见吸收光谱中,碳量子点在约240和350 nm处表现出两个特征吸收峰. 紫外光照射后,在碳量子点内电荷发生分离,然后快速电荷重组,从而显示出光致发光(PL)特性. 许多研究者认为,碳量子点的PL性能是由量子限制效应、表面缺陷、功能团和表面上的钝化程度等引发[5-7].JIANG等报道了一种制备碳量子点的新方法,使碳量子点暴露于单一的紫外光下,碳量子点可以发出蓝光、绿光和红光[8]. 徐等从掺杂硫的石墨烯纳米纤维中制备了碳量子点,该碳量子点发光强度高,具有激发依赖性,用于Fe3+离子的检测[9].碳量子点的表面钝化增强了光致发光性能,但是光致发光性能受碳源化学结构中羧基数量的影响. 例如分别以2-羟基异丁酸、苹果酸和柠檬酸为碳源,由于柠檬酸合成的碳量子点含有较多的羧基,因此其具有较高的量子产率. 光致发光也会随碳源量的增加而增强,但是表面钝化剂的用量达到一定的极限,便观察到负效应[10]. 2.2 结构特性碳量子点是一种三维团簇近似球形的半导体晶体材料,一般由sp2杂化纳米晶碳或无定形碳组成. 碳量子点的晶格间距与石墨或无定形碳的晶格间距一致[11]. 碳量子点由碳、氢、氧、氮4种基本元素组成,但是不同的碳量子点中各元素所占的比例存在较大差异. 富含杂原子的前驱体(如头发和蛋白质)制备的碳量子点也含有氮和硫元素. 由于杂原子中的孤对电子与碳原子中的孔道之间的共轭,氮和硫掺杂的碳量子点具有特殊的光电性质. 大多数碳量子点含复杂的表面基团,特别是与氧相关的官能团[12]. 但是碳量子点的粒径很小,一般在2~10 nm之间,易于通过内吞作用到达细胞内,在细胞内作荧光标记,更好地应用于生物成像等领域.2.3 毒性和生物相容性碳元素是人体中存在的主要元素之一,而碳量子点的核心是碳元素,因此碳量子点是具有低细胞毒性的纳米颗粒. 较高浓度的碳量子点可刺激免疫应答,从而增加抗原决定簇因子和干扰素的水平;但这些刺激不会在免疫器官中产生任何形态变化[13]. 将小鼠暴露于聚乙二醇修饰的碳量子点下照射28天,肝指标水平没有显着变化. 而且,即使在高于生物成像需要的碳量子点浓度下也没有观察到肝的形态变化[14]. 急性、亚急性和遗传毒性研究结果表明,不同浓度的碳量子点对实验动物的健康无不良影响,生物标记物无明显变化[15]. PEI是一种通常用于非病毒基因递送研究的聚合物. 它们在基因治疗中高效,但与细胞毒性有关. 通过控制形成碳量子点所需的热解时间,可以改变碳量子点-PEI部分的毒性分布[16].3 碳量子点的制备目前,碳量子点的制备方法总体上包括自上而下法和自下而上法两类. 自上而下法,是指将大分子的材料经过一系列化学或物理变化转变成小分子的碳量子点的方法,如电弧放电法、激光刻蚀法、电化学法等;而自下而上法,是将小分子的材料经过聚合、炭化等过程制备碳量子点的方法,如化学氧化法、水热法、微波法等,不同方法合成的碳量子点的发光效率、光谱特性等各有不同,可应用于不同的领域发挥各自优越的性能.3.1 自上而下法3.1.1 弧光放电法XU等对燃烧灰进行弧光放电制备单壁碳纳米管,为了提高产物的亲水性,用硝酸将产物氧化,引入羧基,分离提纯的时候得到类似碳量子点的副产物,其粒径较一般的碳量子点大,有荧光效应. 由于弧光放电法产量低,提纯困难,在实验中很少用到[17].3.1.2 激光刻蚀法激光刻蚀法是通过激光束对合成碳量子点的原材料照射,使得碳量子点脱落,从而获得碳量子点的措施. SUN等用石墨粉与水泥的混合物进行烘焙、固化、热处理后,在温度为900 ℃、压力为75 kPa、Ar气流的条件下,用激光对得到的产物进行烧蚀. 消融后,将其置于硝酸水溶液中加热回流,再用聚乙二醇钝化,将所得溶液冷却并离心以获得粒径小于5 nm的碳量子点. 通过聚乙二醇的修饰,碳量子点的发光量子效应提高[18]. 在激光销蚀法中,制备的碳量子点因不能达到纳米级,很容易在分离纯化过程中沉降并弃去,制备出的碳量子点粒径不均匀,纯度较低,荧光量子产率较低,仅为4%~10%.3.1.3 电化学法电化学合成法即通过碳材料的电解制备碳量子点的一种手段,且制出的碳量子点一般是水溶性的. 该方法制得的碳量子点的均一性好,碳源的利用较充分,易于大量制备,而且这种方法一般不需要通过表面修饰的方法来提高荧光碳量子点的产率. ZHOU等采用三个电极从多壁碳纳米管制备碳量子点,工作电极从多壁碳纳米管中得到, 反电极和参比电极分别为金属铂和Ag/AgClO4,电解质溶液为含四丁基高氯酸铵的乙腈溶液,在条件为0.2~2.0 V的电势和500 mV/s扫描速率下的反应过程中,电解质溶液从黄色变为深褐色. 颜色加深说明产物的量在增多. 通过进一步蒸发除去来自碳量子点表面残留的乙腈溶液. 这种方法得到粒径在2.8 nm左右的球状碳量子点,这种碳量子点表面均匀,荧光量子产率为6.4%[19]. HOU等利用适当比例的柠檬酸钠和尿素加入到超纯水中制成透明溶液,铂片作为电级,在5 V电压下反应得到黄棕色溶液,并经过透析制得碳量子点. 这种碳量子点分散性好,并且由于表面含有羟基,羧基等官能团,因此在水中具有良好的稳定性[20].3.1.4 化学氧化法化学氧化法是一种通过强氧化剂(如高锰酸钾、硝酸等)氧化碳源,从而制得碳量子点的方法. YAN等将淀粉在高温高压条件下碳化,将所得产物分散在含有HAc和H2O2混合氧化剂的蒸馏水中,然后超声波条件下反应一段时间,浓缩透析. 制得了一种淡黄色、能发出明亮的蓝色荧光,粒径小且均匀分散的碳量子点. 另外,它们具有优异的性能,例如耐光漂白,高光学稳定性和生物相容性[21]. 尽管这种方法制备的碳量子点表面性质和荧光发射的性能可以容易地修改,但是该方法存在一定的缺陷,如氧化试剂的残余物可能保留在碳量子点中,可能增加了毒性,违背了使用碳量子点的初衷.3.2 自下而上法3.2.1 微波法相比较而言,微波法需要的反应条件简单,时间短,合成的产物粒度分布均匀,目前已经被广泛用于制备碳量子点. 微波法所选用的碳源一般分为:糖类、醇类和羧酸类. 例如WANG等把碳源和磷酸盐溶液混合体系在微波中加热,制得了粒径大约在2.1 nm的碳量子点,其荧光波长在430~525 nm的范围内,荧光从蓝色到绿色过渡 [22]. ZHU等将糖类和PEG-200溶于水形成透明均一的溶液,微波加热2~10 min,通过调节微波辐照的时间,形成不同碳化程度的碳量子点溶液. 制得的CQDs溶液已作为新型的荧光墨水,应用到生物成像、生物产品鉴定、信息加密、传感器等领域[23].3.2.2 水热处理法水热法是一种以水为溶剂,有机物为前驱体,在密闭的反应釜中达到高温高压的环境来制备碳量子点的一种方法. 与传统高温固相法相比较,水热法制备的产物粒径均匀,可控性强,分散性好. 并且可以通过一步反应同时对碳量子点进行修饰和氧化,而且通过修饰或氧化的碳量子点一般具有更加统一的粒径分布,分散性更均匀. 如果碳量子点表面带有一些特殊的功能基团,还可以使其具有一定的化学特性和电荷性. 水热法密闭的反应釜中制备碳量子点,不仅利于大量生产,还可以避免有害气体的挥发,防止其对环境的污染. 不仅如此,由于水热形成的密闭高压环境改变了反应物的性能,提高了反应活性,所以水热合成的温度相对低很多,已成为现阶段合成碳量子点常用的方法. ZHANG等将EDTA和硝酸铕溶于去离子水中,在聚四氟乙烯反应釜的高温环境下反应,制备出了单分散铕离子(Eu3+)掺杂的碳量子点,该碳量子点呈球形多孔状,并且保持良好的单分散性和稳定性,多个碳量子点粒子和部分EDTA相互连接反应,组成复合材料. 这种复合材料表现出独特的双荧光特性,因同时掺杂Tb3+和Eu3+,这种复合材料具有可调节色温的白光特性,作为一种潜在的白光材料,有广阔的应用前景[24]. ZHU等用柠檬酸和乙二胺为原材料制备碳量子点,量子产率高达80%[25]. 水热法合成的碳量子点大多是以蓝光为主,产率已高达90%多,可用于大规模制备碳量子点[26].4 碳量子点测定人体巯基化合物的应用碳量子点由于发生荧光共振能量转移、光诱导电子转移等现象,荧光特性发生了变化,可以作为检测不同生物分子和非生物分子的传感器. 巯基化合物的含量与人体多种疾病的发生密切相关,碳量子点可以作为检测其含量的高灵敏性的探针. 研究表明,共掺杂碳量子点在荧光猝灭的情况下,巯基化合物可以使碳量子点荧光恢复. 碳量子点作为荧光探针检测巯基类化合物已经得到了广泛应用.例如ZHENG等以蜡烛烟灰为原料,通过化学氧化法,酸处理烟灰并经过透析纯化后制得了平均粒径为1.5 nm的水溶性碳量子点,分散性良好. 基于铜离子有效猝灭该碳量子点的荧光,且巯基化合物可以有效恢复碳量子点和铜离子体系的荧光现象,构建了一种开关型荧光探针检测巯基化合物,其机理为:一是碳量子点存在大量的羧基,由于碳量子点处于负电荷,铜离子带有正电荷,两者结合可使电荷转移碳量子点猝灭,二是人体内巯基化合物可以和铜离子发生络合反应,使得铜离子离开碳量子点表面,碳量子点恢复其荧光性(原理如图1). 郑再次用谷胱甘肽对猝灭的碳量子点处理,以标准浓度的谷胱甘肽激活碳量子点,和未知浓度的谷胱氨肽对比,定量地测出其浓度[26]. XU等以酪蛋白为原料,采用一步热解法制备出了水溶性、生物相容性良好的荧光硫氮共掺杂的碳量子点(如图2),用来检测汞离子和巯基化合物的细胞成像. 同时因汞离子对人体有害,所以用这种碳量子点来研究汞离子和巯基氨基酸将对医学预防有极大的帮助. 该实验将碳量子点作为生物传感器,即用此传感器可以测定生物所处环境中汞离子的含量,同时也可测定人体巯基化合物的含量. 添加汞离子后碳量子点的荧光被猝灭. 加入巯基化合物后,巯基化合物与汞离子有强大的螯合作用,形成稳定的Hg-S键,进而从碳量子点表面移除汞离子,碳量子点的荧光恢复. 随着巯基化合物浓度的增加,碳量子点系统的荧光强度逐步增强,甚至恢复到原来的强度,成功开发了一种高选择性检测巯基化合物的荧光传感器 [27].图1 巯基化合物对Cu2+-CDs体系荧光恢复的原理示意图Fig.1 A schematic diagram of the principle of fluorescence recovery of Cu2+-CDs system by biothiols图2 巯基化合物对NSCDs-Hg2+系统荧光恢复的原理示意图Fig.2 A schematic diagram of the principle of fluorescence recovery of NSCDs-Hg2+ system by biothiols在大多数情况下,巯基化合物的检测多采用竞争性机制,金属离子通常被作为猝灭剂引入,与巯基化合物竞争碳量子点. 为了开发一种无金属离子的方法来检测巯基化合物,ZHU等以脯氨酰化的柠檬酸为原料、L-酪氨酸甲酯修饰制备出了不完全碳化的碳量子点. 与未修饰的碳量子点相比,Tyr-CDs显示明显的蓝色荧光,量子产率可达12.9%. 在酪氨酸酶存在的情况下酪氨酸修饰的碳量子点与锟类之间能进行能量转移,表现出更高的猝灭效率. 当靶向生物巯基化合物存在时,酪氨酸酶对生成醌的催化反应起抑制作用,荧光信号以浓度依赖的方式被恢复,为生物巯基化合物的定量分析提供了依据(如图 3),可以有效地检测人体血浆样品中生物巯基化合物的含量. 该方法避免了重金属作为猝灭剂,提高了生物相容性,灵敏度高,响应速度快,为实际应用中生物巯基化合物的检测提供了新的思路[28].图3 Tyr-CDs、酪氨酸酶和巯基化合物相互作用的原理Fig.3 Schematic diagram of interactions between Tyr-CDs, tyrosinase and sulfhydryl compounds5 展望碳量子点作为一种新型的荧光碳纳米材料,在检测巯基化合物领域崭露头角. 目前已经研究出多种方法,但是碳量子点缺乏有效而稳定的修饰,成为提高其靶向识别能力的限制因素,而且碳源的选择多为化学试剂,碳量子点制备工艺和处理工艺较为繁琐. 因此,在未来的工作中应加大荧光碳量子点的研发力度,改进制备工艺并且提高量子产率. 同时还应把研究从实验扩展到临床,更有效地应用于疾病的诊断与治疗. 相信一定会在生物医药领域展示其良好的发展前景.参考文献:【相关文献】[1] 赵彦楠, 杨博逸, 孙贵范. 同型半胱氨酸与主要慢性病关系研究进展[J]. 中国公共卫生, 2015,31(2): 241-245.ZHAO Y N, YANG B Y, SUN G F. 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巯基化合物的色谱分析研究
巯基化合物广泛地存在于生物体内,具有清除自由基、重金属解毒和拮抗电离辐射等作用。
此外,巯基化合物还与机体生长发育、延缓衰老及某些疾病(如白血病,关节炎和帕金森综合症)有关。
巯基类药物可用于许多种疾病的治疗。
因此,建立简单、快速、灵敏的巯基化合物的分析检测方法具有十分重要的意义。
本论文采用毛细管电泳-激光诱导荧光检测法(CE-LIF)和高效液相色谱-荧光检测法(HPLC-FL)分析测定生物样品中的巯基化合物。
研究内容主要包括以下三个部分:(1)建立了以BODIPY类荧光染料(1,3,5,7-四甲基-8-溴甲基-二氟化硼-二吡咯甲川,TMMB-Br)为柱前衍生试剂,采用毛细管电泳-激光诱导荧光检测法同时测定高半胱氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽三种巯基化合物的分析方法。
具体考察了电泳背景电解质的种类、浓度和pH值、分离电压、进样时间对分离的影响;研究了衍生缓冲溶液的组成及pH值、衍生试剂浓度、反应温度和时间对衍生效率的影响。
在优化的条件下,高半胱氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽的检出限(S/N=3)分别为0.73nmol/L,0.72nmol/L和0.36nmol/L。
将该方法应用于人血清和尿液样品中的高半胱氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽的测定,回收率在92.6%-109.1%之间。
此外,尝试了TMMB-Br用于活细胞内的巯基化合物的荧光成像。
(2)同时建立了高效液相色谱-荧光检测法和毛细管电泳-激光诱导荧光检测法测定巯基类药物D-青霉胺和硫普罗宁的两种分析方法。
以TMMB-Br为荧光标记试剂,详细探讨了电泳及色谱分离条件,D-青霉胺和硫普罗宁的衍生条件,
确定了方法的可行性。
在最优条件下,D-青霉胺和硫普罗宁均可在12min内达到基线分离,检出限分别为5.0nmol/L,2.0nmol/L和0.88nmol/L,0.47nmol/L。
将两种方法成功应用于人尿液和血清样品中D-青霉胺和硫普罗宁的测定,回收率分别在
95.0%-106.7%和95.2%-104.3%之间。
(3)建立了毛细管电泳-激光诱导荧光检测法同时测定卡托普利和N-乙酰-L-半胱氨酸两种药物的分析方法。
以荧光素为内标物,在25mmol/L硼酸电泳缓冲溶液(pH9.5)中,当分离电压为11.0kV时,卡托普利和N-乙酰-L-半胱氨酸的衍生物及内标物在室温条件下15min内达到基线分离。
在优化条件下,卡托普利和N-乙酰-L-半胱氨酸检测的线性范围在
6-600nmol/L之间,线性相关系数分别为0.9982和0.9985,检出限分别为
0.65nmol/L和0.76nmol/L。
将该方法成功应用于人血清和尿液样品中卡托普利和N-乙酰-L-半胱氨酸的测定,回收率在97.0%-105.7%之间。
该方法具有操作简单、重现性好、灵敏度高等特点。