中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室知识库

基于仿生分子识别体系和纳米技术构建仿生传感分子探针和电化学传感器是当前分子识别及生物传感器领域活跃的研究方向。本论文结合近年来分子识别和化学修饰电极的研究进展，针对阴离子、阳离子和黄酮类分子设计合成了三个系列的分子识别受体，并以碳纳米材料为合成受体识别元件固定化载体，利用吸附和分子自组装等化学和物理方法，制备了合成受体纳米功能化修饰电极。通过各种谱学和电化学分析方法系统考察了合成受体纳米功能化修饰电极的识别作用、作用机理及电化学传感行为。建立针对复杂体系中微量或痕量目标分析物高选择性富集、分离和快速检测的电化学方法。主要研究内容涉及以下几个方面：

1、构建了吖嗪类受体/多壁碳纳米管/Nafion复合纳米材料的铜离子电化学传感器。合成了具有选择性络合铜离子的吖嗪类受体。多壁碳管具有大的比表面积作为合成受体的载体，增加了检测的灵敏度。Nafion用于将复合材料固定于电极表面。实验结果表明这样构建的电化学传感器能够显著提高铜离子检测的选择性和灵敏度，在优化条件下其线性范围为5-300 nM，检测限为1 nM。同时，这种复合材料功能化的修饰电极在含有镉离子、铅离子和汞离子的混合溶液中对铜离子展现了极好的选择性。此外，该传感器还有良好的重现性和稳定性，可以用于含有铜离子的实际样品的检测。

2、制备了双吲哚类受体/介孔碳纳米纤维/Nafion复合纳米材料的汞离子电化学传感器。合成了具有高选择性络合汞离子的双吲哚烷，作为清道夫分子。介孔碳纳米纤维具有极好的电子传递能力和极好的吸附能力作为合成受体的载体，提高了修饰电极的灵敏度。Nafion作为阳离子交换膜，有助于复合材料固定在电极表面。这样构建的电化学传感器明显提高了对汞离子检测的选择性和灵敏度。溶出峰电流和汞离子浓度呈线性关系，在优化条件下其线性范围为5-500 nM，检测限为0.3 nM。同时，该传感器具有良好的抗干扰能力、稳定性和再生能力，能用于实际样品中汞离子的检测。

3、设计合成了硝基吲哚烷类受体，构建了硝基吲哚烷/碳纳米管复合材料修饰的电化学传感器应用于木犀草素的检测。结果表明，该传感器能够在pH调控下，实现对木犀草素的选择性富集、检测。相比于裸电极，碳纳米管和硝基吲哚烷复合材料修饰电极明显提高了木犀草素检测的灵敏度和选择性，其响应电流比裸电极高18倍。在优化条件下，氧化峰电流和木犀草素的浓度呈线性关系，其线性范围为5-320 nM，检测限为0.6 nM。该传感器能够有效避免相似结构的黄酮，如槲皮素、杨梅素和芹菜素的干扰。同时，该传感器表现出了良好的重复性和稳定性，能用于实际样品中木犀草素的检测。

4、合成了杯[4]吡咯类受体，由于杯[4]吡咯可以通过多氢键的作用方式选择性的识别氟离子，还能通过电荷转移相互作用方式选择性结合醌类化合物(TCBQ)形成稳定的杯[4]吡咯-醌超分子自组装体。此类自组装体可以通过竞争替代的作用方式高灵敏度、高选择性地识别阴离子、氨基酸分子。将此自组装体修饰与电极表面，构建了电化学传感器，并对半胱氨酸和氟离子的电化学行为进行了考察。