共軛聚合物熒光“開(kāi)關(guān)”的構(gòu)建及對(duì)S腺苷甲硫氨酸的分子識(shí)別與檢測(cè)

李慧芝等

1引言

細(xì)胞內(nèi)的甲基化反應(yīng)存在通用甲基供體S腺苷甲硫氨酸（SAdenosylmethionine，AdoMet，SAM），SAM含有活性甲基，細(xì)胞內(nèi)幾乎所有用于甲基化修飾的甲基都來(lái)自SAM甲硫高能鍵。由于甲基化反應(yīng)的廣泛性，SAM是細(xì)胞內(nèi)參加反應(yīng)的重要性僅次于ATP的一種輔酶。細(xì)胞內(nèi)SAM濃度的微小改變，便會(huì)對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和功能產(chǎn)生重大影響＼[1＼]。因此，實(shí)現(xiàn)快速、靈敏、準(zhǔn)確地檢測(cè)SAM具有重要意義。

目前，已報(bào)道的測(cè)定SAM的方法有電化學(xué)法＼[2＼]、HPLC法＼[3，4＼]和分光光度法＼[5＼]。光度法依賴甲基轉(zhuǎn)移酶、S腺苷高半胱氨酸核苷酶和S核糖基高半胱氨酸酶的催化作用，將SAM分解為高半胱氨酸，再對(duì)高半胱氨酸顯色反應(yīng)，操作比較繁瑣，準(zhǔn)確度也不理想。熒光光度法具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、選擇性好等特點(diǎn)，作為熒光傳感器的有小分子＼[6，7＼]、聚合物＼[8，9＼]、量子點(diǎn)＼[10＼]等。近年來(lái)，基于熒光試劑和分析物質(zhì)之間競(jìng)爭(zhēng)作用使熒光試劑的熒光恢復(fù)得到較多關(guān)注＼[11，12＼]。水溶性熒光共軛聚合物＼[13，14＼]作為一類新型熒光傳感材料，具有摩爾吸光系數(shù)大、熒光量子產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，還具有“分子導(dǎo)線”的功能，能夠使熒光信號(hào)放大，常用于生物大分子和生物小分子的檢測(cè)＼[15，16＼]。

本研究采用的水溶性陽(yáng)離子共軛聚合物聚3（1（2三乙胺乙?；┻哙?亞甲基）噻吩 （poly 3{＼[1（2hydrazino2oxoethyl）piperidin4ylidene＼]methyl}thiophene，PMTH），是具有優(yōu)良光電性能的熒光材料＼[17，18＼]。研究表明， Pb2+對(duì)PMTH熒光猝滅具有特異性，當(dāng)體系存在SAM時(shí)，SAM與Pb2+的配位作用很強(qiáng)，使PMTH從Pb2+PMTH配合物中被置換出來(lái)，PMTH的熒光性能又恢復(fù)，開(kāi)啟了PMTH的“開(kāi)關(guān)”熒光信號(hào)。本方法可以直接檢測(cè)SAM，不需要酶催化。

3.4pH值的影響

由于SAM結(jié)構(gòu)中有羥基、氨基和羧基，所以受體系pH值影響較大。實(shí)驗(yàn)表明，pH≤4.5時(shí)，即在比較強(qiáng)酸性條件下，SAM與Pb2+很難形成配合物；pH>4.5時(shí)，SAM與Pb2+可以形成配合物； pH>8.5時(shí)，Cu2+有干擾；pH=4.5～9.0之間Pb2+與SAM以1∶1的比例形成配合物?？疾炝薖b2+與PMTH反應(yīng)的pH值范圍，結(jié)果表明， pH=5.6～8.2時(shí)熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，而且穩(wěn)定，根據(jù)體系中兩個(gè)反應(yīng)情況，選擇加入1.0 mL pH=7.2 TrisHCl緩沖溶液。

3.5孵育時(shí)間和溫度對(duì)熒光恢復(fù)的影響

當(dāng)所有的試劑都加入后，熒光強(qiáng)度恢復(fù)程度逐漸增大，在室溫下孵育10 min，熒光強(qiáng)度恢復(fù)程度達(dá)到最大且穩(wěn)定，且在5 h內(nèi)熒光強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，所以測(cè)定要在5 h內(nèi)完成。溫度升高， 孵育的時(shí)間縮短，但穩(wěn)定的時(shí)間也相對(duì)縮短，提高溫度不能提高體系的靈敏度，所以本實(shí)驗(yàn)采用在室溫條件下孵育10 min。

4結(jié)論

合成了一種水溶性共軛聚噻吩衍生物PMTH，通過(guò)對(duì)Pb2+與PMTH互相作用的熒光光譜的研究，考察了Pb2+對(duì)PMTH的熒光猝滅性能。在Pb2+PMTH的體系中加入SAM后，由于SAM與Pb2+的配位能力更強(qiáng)， SAM可與Pb2+形成配合物，將Pb2+從PMTH鏈上置換出來(lái)，使PMTH的熒光強(qiáng)度恢復(fù)，恢復(fù)的熒

光強(qiáng)度與SAM的濃度在一定范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。通過(guò)PMTH的熒光開(kāi)關(guān)信號(hào)，成功建立了識(shí)別和檢測(cè)SAM的新方法。本方法具有高靈敏、高選擇性， 可簡(jiǎn)便快速、無(wú)標(biāo)記檢測(cè)SAM，并成功用于人血清、尿液及針劑樣品中SAM的檢測(cè)。

3Jakub K， Alena D， Viktor K. J. Chromatogr. B， 2009， 877（22）： 2061-2066

4She Q B， Nagao I， Hayakawa T， Tsuge H. Biochem. Biophys. Res. Commun.， 1994， 205（30）： 1748-1754

5GU JinSong， TAN XiaoJun. Chem. J. Chinese Universities， 2012， 33（3）： 521-525

谷勁松， 譚曉軍. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 33（3）： 521-525

6Li C Y， Xu F， Li Y F， Zhou K， Zhou Y. Anal. Chim. Acta， 2012， 717： 122-126

7ZHANG Hao， LIU Chuanzhi， XU Ying， GUO Yuan， SONG Yu， YU YuanHua. Chinese J. Anal. Chem.， 2014， 42（1）： 104-108

張 昊， 劉傳志， 徐 影， 郭 元， 宋 禹， 于源華. 分析化學(xué)， 2014， 42（1）： 104-108

8Ho H A， Leclerc M. J. Am. Chem. Soc.， 2004， 126（5）： 1384-1387

9Miranda O R， You C， Philips R. J. Am. Chem. Soc.， 2007， 129（32）： 9856-9857

10ZHENG HuZhi， BAI WenJun， LONG YiJuan， GAO Mei， ZHANG LingYan. Scientia Sinica Chimica， 2011， 41（6）： 1031-1036

鄭鵠志， 白文君， 隆異娟， 高 梅， 張凌燕. 中國(guó)科學(xué)： 化學(xué)， 2011， 41（6）： 1031-1036

11Yin C X， Gao F， Huo F J， Yang P. Chem. Commun.， 2004， 8： 934-935

12Huo F J， Sun Y Q， Su J， Chao J B， Zhi H J， Yin C X. Org. Lett.， 2009， 11（21）： 4918-4921

13Lou X， Zhang L， Qin J， Li Z. Langmuir， 2010， 26： 1566-1569

14CHEN YanGuo， XU BaoMing， HE ZhiKe， XIE WeiHong. Acta Chimica Sinica.， 2011， 69（ 11）： 1361-1365

陳彥國(guó)， 徐保明， 何治柯， 謝衛(wèi)紅. 化學(xué)學(xué)報(bào)， 2011， 69（ 11）： 1361-1365

15Fan H L， Jiang X H， Zhang T， Jin Q H. J. Biosens. Bioelectron.， 2012， 34（1）： 221-227

16An L L， Tang Y， Feng F. J. Mater. Chem， 2007， 17（39）： 4147-4152

17An L L， Liu L B， Wang S. Biomacromolecules， 2009， 10： 454-460

18LIU LuLin， SONG WenLi， ZHANG ZhiYong. Acta Polymerica Sinica， 2011， （7）： 724-729

柳露林， 宋文利， 張志勇. 高分子學(xué)報(bào)， 2011， （7）： 724-729

19Wang X Y， Zhao J J， Guo C X， Pei M S， Zhang G G. Sensor. Actuat. B， 2014， 193： 157-165

AbstractA novel fluorescent switch was constructed based on poly 3{[1（2hydrazino2oxoethyl） piperidin4ylidene]methyl}thiophene （PMTH） in the presence of Pb2+ or Sadenosylmethionine （SAM）. The switch turned off in the presence of Pb2+owing to complex effect， and the fluorescence intensity of PMTH solution was efficiently quenched by Pb2+ ions. Upon adding SAM to the Pb2+PMTH solution， which was stronger Pb2+ chelators， it could form more stable SAMPb2+， the Pb2+ ion was displaced from PMTH and the fluorescence of PMTH was recovered. By triggering the "turnon" signal of PMTH， a new discrimination ability toward SAM method for the determination of SAM was established. The effects of the interaction on the fluorescence spectral

Symbolm@@ 9 mol/L. The system was successfully applied for detecting SAM in human serum， urine and injection samples.

KeywordsConjugated polymers； Fluorescence switch； Molecular recognition； SAdenosylmethionine； Lead ions

11Yin C X， Gao F， Huo F J， Yang P. Chem. Commun.， 2004， 8： 934-935

12Huo F J， Sun Y Q， Su J， Chao J B， Zhi H J， Yin C X. Org. Lett.， 2009， 11（21）： 4918-4921

13Lou X， Zhang L， Qin J， Li Z. Langmuir， 2010， 26： 1566-1569

14CHEN YanGuo， XU BaoMing， HE ZhiKe， XIE WeiHong. Acta Chimica Sinica.， 2011， 69（ 11）： 1361-1365

陳彥國(guó)， 徐保明， 何治柯， 謝衛(wèi)紅. 化學(xué)學(xué)報(bào)， 2011， 69（ 11）： 1361-1365

15Fan H L， Jiang X H， Zhang T， Jin Q H. J. Biosens. Bioelectron.， 2012， 34（1）： 221-227

16An L L， Tang Y， Feng F. J. Mater. Chem， 2007， 17（39）： 4147-4152

17An L L， Liu L B， Wang S. Biomacromolecules， 2009， 10： 454-460

18LIU LuLin， SONG WenLi， ZHANG ZhiYong. Acta Polymerica Sinica， 2011， （7）： 724-729

柳露林， 宋文利， 張志勇. 高分子學(xué)報(bào)， 2011， （7）： 724-729

19Wang X Y， Zhao J J， Guo C X， Pei M S， Zhang G G. Sensor. Actuat. B， 2014， 193： 157-165

AbstractA novel fluorescent switch was constructed based on poly 3{[1（2hydrazino2oxoethyl） piperidin4ylidene]methyl}thiophene （PMTH） in the presence of Pb2+ or Sadenosylmethionine （SAM）. The switch turned off in the presence of Pb2+owing to complex effect， and the fluorescence intensity of PMTH solution was efficiently quenched by Pb2+ ions. Upon adding SAM to the Pb2+PMTH solution， which was stronger Pb2+ chelators， it could form more stable SAMPb2+， the Pb2+ ion was displaced from PMTH and the fluorescence of PMTH was recovered. By triggering the "turnon" signal of PMTH， a new discrimination ability toward SAM method for the determination of SAM was established. The effects of the interaction on the fluorescence spectral

Symbolm@@ 9 mol/L. The system was successfully applied for detecting SAM in human serum， urine and injection samples.

KeywordsConjugated polymers； Fluorescence switch； Molecular recognition； SAdenosylmethionine； Lead ions

11Yin C X， Gao F， Huo F J， Yang P. Chem. Commun.， 2004， 8： 934-935

12Huo F J， Sun Y Q， Su J， Chao J B， Zhi H J， Yin C X. Org. Lett.， 2009， 11（21）： 4918-4921

13Lou X， Zhang L， Qin J， Li Z. Langmuir， 2010， 26： 1566-1569

14CHEN YanGuo， XU BaoMing， HE ZhiKe， XIE WeiHong. Acta Chimica Sinica.， 2011， 69（ 11）： 1361-1365

陳彥國(guó)， 徐保明， 何治柯， 謝衛(wèi)紅. 化學(xué)學(xué)報(bào)， 2011， 69（ 11）： 1361-1365

15Fan H L， Jiang X H， Zhang T， Jin Q H. J. Biosens. Bioelectron.， 2012， 34（1）： 221-227

16An L L， Tang Y， Feng F. J. Mater. Chem， 2007， 17（39）： 4147-4152

17An L L， Liu L B， Wang S. Biomacromolecules， 2009， 10： 454-460

18LIU LuLin， SONG WenLi， ZHANG ZhiYong. Acta Polymerica Sinica， 2011， （7）： 724-729

柳露林， 宋文利， 張志勇. 高分子學(xué)報(bào)， 2011， （7）： 724-729

19Wang X Y， Zhao J J， Guo C X， Pei M S， Zhang G G. Sensor. Actuat. B， 2014， 193： 157-165

AbstractA novel fluorescent switch was constructed based on poly 3{[1（2hydrazino2oxoethyl） piperidin4ylidene]methyl}thiophene （PMTH） in the presence of Pb2+ or Sadenosylmethionine （SAM）. The switch turned off in the presence of Pb2+owing to complex effect， and the fluorescence intensity of PMTH solution was efficiently quenched by Pb2+ ions. Upon adding SAM to the Pb2+PMTH solution， which was stronger Pb2+ chelators， it could form more stable SAMPb2+， the Pb2+ ion was displaced from PMTH and the fluorescence of PMTH was recovered. By triggering the "turnon" signal of PMTH， a new discrimination ability toward SAM method for the determination of SAM was established. The effects of the interaction on the fluorescence spectral

Symbolm@@ 9 mol/L. The system was successfully applied for detecting SAM in human serum， urine and injection samples.

KeywordsConjugated polymers； Fluorescence switch； Molecular recognition； SAdenosylmethionine； Lead ions