多肽荧光传感器检测铜离子

doi:10.7503/cjcu20200447

摘要/Abstract

摘要：

基于铜离子对罗丹明B标记的多肽的荧光猝灭作用, 构建了一种用于铜离子检测的荧光传感器. 利用共振光散射分析、紫外-可见吸收光谱、荧光寿命测试和圆二色光谱研究了铜离子检测的传感机理, 发现铜离子的加入诱导多肽结构发生变化而使罗丹明B荧光团彼此靠近, 从而导致铜离子与多肽之间发生聚集诱导荧光猝灭. 实验结果表明, 该传感器检测铜离子的线性范围为5×10^?4~1×10^?2 μmol/L和0.1~7 μmol/L, 检出限为0.29 nmol/L, 且拥有良好的选择性, 能用于湖水样品中铜离子的检测.

关键词: 荧光传感器, 多肽, 铜离子

Abstract:

A fluorescent sensor for copper（Ⅱ） ions was developed based on the quenching of rhodamine B-labeled peptide by copper（Ⅱ）. The sensing mechanism was studied using resonance light scattering， UV-Vis absorption spectroscopy， fluorescence lifetime， and circular dichroism. The results showed that copper（Ⅱ） might induced the conformational change of the peptide that make rhodamine B approach each other， resulting in the aggregation-caused quenching effect of copper（Ⅱ） and the rhodamine B-labeled peptide. Moreover， the experimental results displayed that the sensor possessed both linear ranges of 5×10^?4—1×10^?2 μmol/L and 0.1—7 μmol/L with a detection limit of 0.29 nmol/L. The sensor also had a high selectivity for copper（Ⅱ）， and can be successfully employed for the detection of copper（Ⅱ） ions in lake water samples.

Key words: Fluorescence sensor, Peptide, Copper（Ⅱ） ion

中图分类号:

O657

TrendMD:

阿丽, 王勇. 多肽荧光传感器检测铜离子. 高等学校化学学报, 2020, 41(12): 2736.

A Li, WANG Yong. Fluorescent Peptide Sensor for Detection of Copper Ions. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(12): 2736.

图/表 7

Scheme 1 RBP?based fluorescent detection of Cu2+

Scheme 2 Chemical structure of the RBP

Fig.1 Fluorescence spectra of RBP(1.0 μmol/L) without(A) and with(B) Cu2+(3.0 μmol/L) in 10 mmol/L buffer solutions with different pH values, effects of pH on the fluorescence intensity(C) and net fluorescence intensity(D) of RBP with or without Cu2+

Fig.2 Fluorescence emission spectra of RBP with different concentrations of Cu2+(A) and plot of F/F0ersus Cu2+ concentration(B)(A) c(Cu2+)/(μmol·L?1), from top to bottom: 0, 5×10?4, 1×10?3, 5×10?3, 7.5×10?3, 1×10?2, 0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0 and 10.0. The inset in (B) represents the related calibration curve of Cu2+ sensor over the concentration range of 5×10?4—1×10?2 μmol/L.

Fig.3 Fluorescence spectra of Rhodamine B without and with Cu2+(3.0 μmol/L) in 10 mmol/L NaAc/HAc buffer solution(A); resonance light scattering spectra of RBP without and with Cu2+ in 10 mmol/L NaAc/HAc buffer solution(B); UV?Vis absorption spectra of RBP(45 μmol/L) and Cu2+(7.0 μmol/L)alone, as well as their mixture(C) and CD spectra of RBP(5.0 μmol/L) without and with Cu2+ (7.0 μmol/L)(D)

Fig.4 Fluorescence emission spectra of RBP(1.0 μmol/L) without(blank) or with each metal ion(3.0 μmol/L)(A); F/F0 value without(blank) or with each metal ion(3.0 μmol/L)(B); fluorescence emission spectra of RBP(1.0 μmol/L) without(blank) or with Cu2+ in the presence of each metal ion(3.0 μmol/L)(C); F/F0 value without(blank) or with Cu2+ in the presence of each metal ion(3.0 μmol/L)(D)(B) a. Blank; b. Ag+; c. Cu2+; d. Sn2+; e. Ba2+; f. Ni2+; g. Cd2+; h. Cr3+; i. Pb2+; j. Mn2+; k. Al3+; l, Hg2+; m. Ca2+; n. Zn2+; o. K+; p. Fe3+; q. Fe2+; r. Li+; (D) a. blank; b. Cu2+; c. Cu2++Ag+; d. Cu2++Sn2+; e. Cu2++Ba2+; f. Cu2++Ni2+; g. Cu2++Cd2+; h. Cu2++Cr3+; i. Cu2++Pb2+; j. Cu2++Mn2+; k. Cu2++Al3+; l. Cu2++Hg2+; m. Cu2++Ca2+; n. Cu2++Zn2+; o. Cu2++K+; p. Cu2++Fe3+; q. Cu2++Fe2+; r. Cu2++Li+.

Table 1 Determination of Cu2+ in spiked water samples(n=3)

Sample	Added/(μmol·L^-1)	Mean found/(μmol·L^-1)	Mean recovery(%)	RSD(%)
1	0	0.002	—	0.8
2	0.005	0.007	100	4.4
3	0.010	0.011	90	2.8

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