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  • 新疆理化所在痕量肼超快響應熒光傳感方面取得重要進展

      肼是農醫藥、化學化工及航天軍事領域的重要原料,其易揮發、高毒等特性可嚴重損傷人體肺部、腎臟及中樞神經系統。鑒于肼對環境生態與生命健康領域的巨大威脅,其快速、高靈敏、準確檢測對保障生產和生命安全、提升環境和社會預警能力具有重要意義。而提高肼檢測響應速度是實現其快速預警的關鍵,也是該領域的難點。 

      中國科學院新疆理化技術研究所爆炸物傳感檢測團隊長期致力于痕量?;窓z測方法研究,在?;饭鈱W探針設計、識別檢測原理方面取得了一系列研究成果(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202203358、Adv. Mater. 2020, 32, 1907043、Adv. Sci. 2020, 7, 2002991)。團隊近期針對?;冯碌目焖俣ㄐ詸z測難題,提出了一種探針識別位點與肼分子間非共價相互作用的精確調控策略,成功實現了肼的超快熒光點亮檢測。 

      研究人員從反應型熒光探針與目標物分子相互趨近角度出發,以探針識別位點與肼分子間非共價相互作用為著眼點,通過帶有不同吸電子基團的R-苯甲酸與熒光素分子間的酯化反應,構建了系列以酯鍵為識別位點的熒光探針分子F-RR=-CN、-NO2、-F)。系統的密度泛函理論計算與分子動力學模擬表明,利用R基團的不同吸電子性質控制酯鍵識別位點表面電荷性能,從而精確調控了識別位點和肼分子間的非共價作用力強度。該調控策略有效增強了兩者在反應前相互趨近過程的結合效率,進而顯著提升了檢測體系的響應速度。相比較于已報道的熒光點亮型探針分子(響應時間范圍:600-3600 s),本研究中調控優化后的F-CN探針分子實現了對肼2-3 s內的超快熒光點亮檢測。該研究成果有望為基于識別位點與目標物親和力調控提升反應型熒光探針體系響應速度提供理論和實驗指導,為環境檢測領域的快響應探針定向設計提供嶄新思路和理論依據。 

      相關研究成果發表于Cell Press出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science上,中科院新疆理化所為唯一完成單位,博士研究生李繼廣、馬志偉和雷達博士為共同第一作者,竇新存研究員為通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金面上項目、中科院西部之光人才項目、中科院青促會人才項目、中科院從01原始創新項目、新疆維吾爾自治區杰出青年基金等項目的資助。(來源:新疆理化所) 

      文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100878 

    F-R系列熒光探針識別位點調控策略 

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