基本信息
- 项目名称：
- 新型Fe3+电极感应剂的研发及其光学特性分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验对人工新合成的7种罗丹明衍生物进行了F-7000荧光分光光度计、U-3010紫外分光光度计和核磁共振等一系列筛选和鉴定，最终筛选到RA。然后对RA作为Fe3+感受剂的一系列条件，在最适条件下进行了对Fe3+的专一选择性的确定，检测与Fe3+结合发出的特异荧光和颜色变化，确定了几种离子对铁离子结合的特异性没有干扰。检测其最高灵敏度，即可检测到的最低Fe3+浓度为10-6。
- 详细介绍：
- 测定细胞对铁元素的吸收一直是科学家非常关注的课题。目前为止尚没有活体且精确的方法对细胞吸收Fe3+含量进行测定。本实验对人工新合成的7种罗丹明衍生物（RA、RA-N、RA-S、RA-P、RA-Y1、RA–Y2、RA-Y3）进行了F-7000荧光分光光度计、U-3010紫外分光光度计和核磁共振等一系列筛选和鉴定，最终筛选到RA。然后对RA作为Fe3+感受剂的一系列条件，包括：激发光谱（EX）、荧光发射光谱（EM）、pH、反应时间、缓冲液等进行了测定和确定。在最适条件下进行了对Fe3+的专一选择性的确定，检测与Fe3+结合发出的特异荧光和颜色变化，确定了Pb2+、Ca2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+等离子对铁离子结合的特异性没有干扰。检测其最高灵敏度，即可检测到的最低Fe3+浓度为10-6。将RA队接到非损伤光纤电极上，再测定细胞吸收Fe3+流量和流速的Fe3+的实验正在进行中。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：开发出检测细胞中特定铁离子（Fe3+）的电极感应剂。基本思路：罗丹明衍生物具有荧光基团，与金属离子螯合后，会发出特异荧光和颜色，经过对其结构进行适当的设计改造，人工合成一系列罗丹明衍生物（共7种），并逐一进行光学特性的分析，最终筛选研发出一种对Fe3+有很强特异性和适用于细胞水平灵敏度的感应剂（RA），为装备在非损伤微测系统中，检测特定Fe3+离子进出细胞的浓度和速度奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：每一种罗丹明衍生物合成后，都经过分光光度法和核磁共振法等进行严格的鉴定。确保了实验结果的科学性和可信度。先进性：与已有的铁离子感应剂相比，先进性体现在四个方面，1）特异性强；2）灵敏度高；3）pH适中；4）反应时间短。独特之处：目前国内外还没有能对活体细胞或组织进行研究用的铁离子感应剂，如果RA能与我们实验室的非损伤检测系统成功对接，将是世界上第一个铁离子电极感应剂。
应用价值和现实意义
- 铁在人体中发挥着重要的功能，同时，在植物中铁也作为一种重要的微量元素。但是一直没有定时定量测定细胞铁离子含量的有效方法。本实验研发出的罗丹明衍生物RA就是能够和Fe3+进行特异性螯合并发出荧光的感应剂，将电极感应剂装备在非损伤微测系统中，即可检测特定金属离子（Fe3+）的浓度和进出细胞的速度。例如可尝试应用于贫血细胞、离体卵泡细胞、白癜风患者细胞、铁蛋白转基因植物细胞等的检测。
学术论文摘要
- 【摘要】测定细胞对铁元素的吸收一直是科学家非常关注的课题。目前为止尚没有活体且精确的方法对细胞吸收Fe3+含量进行测定。本实验对人工新合成的7种罗丹明衍生物（RA、RA-N、RA-S、RA-P、RA-Y1、RA–Y2、RA-Y3）进行了F-7000荧光分光光度计、U-3010紫外分光光度计和核磁共振等一系列筛选和鉴定，最终筛选到RA。然后对RA作为Fe3+感受剂的一系列条件，包括：激发光谱（EX）、荧光发射光谱（EM）、pH、反应时间、缓冲液等进行了测定和确定。在最适条件下进行了对Fe3+的专一选择性的确定，检测与Fe3+结合发出的特异荧光和颜色变化，确定了Pb2+、Ca2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+等离子对铁离子结合的特异性没有干扰。检测其最高灵敏度，即可检测到的最低Fe3+浓度为10-6。将RA队接到非损伤光纤电极上，再测定细胞吸收Fe3+流量和流速的Fe3+的实验正在进行中。
获奖情况
- 2010年12月26日，在首都师范大学举行的首师大、北理工、北工大三所高校的生科院，物理学院化学院和数学院三价铁电极对交接会上进行成果展示。
鉴定结果
- 暂无
参考文献
- 1 印莉萍等，非损伤性扫描离子选择电极技术及其在高等植物研究中的应用，自然科学进展，2006,16:262-266 2 王冬香等，一种用于检测铁离子的化学传感器，安庆师范学院学报(自然科学版)，2008，14（2）：48-50 3 刘春等，基于罗丹明的Hg2+荧光传感器及其细胞成像研究，中国科学 B辑:化学，2009，39（7）: 659 4 吴慧兰等，植物铁吸收、转运和调控的分子机制研究进展，Chinese Bulletin of Botany，2007, 24 (6): 779-788 5 Xu Y, Sun T and Yin L-P，Application of Non-invasive Microsensing System to Simultaneously Measure Both H+ and O2 Fluxes Around the Pollen Tube Journal of Integrative Plant Biology 2006, 48 (7): 1−5 6 Julia L. Bricks,On the Development of Sensor Molecules that Display FeIII-amplified Fluorescence ，JACS，2005, 127, 13522-13529 7 Ali reza fakhari, iron(iii)-selective membrane potentiometric sensor based on5,10,15,20-tetrakis-(pentafluorophenyl)-21h,23h-porphyrin，Analytical Letters, 2001 34(7), 1097-1106 8 印莉萍主持北京市自然科学基金B类重点项目（编号：KZ200710028013）
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