表面增強拉曼光譜研究DNA堿基與農(nóng)藥相互作用及適配體傳感器的應(yīng)用.pdf

1、本研究主要利用SERS研究了DNA堿基、堿基與農(nóng)藥的相互作用以及應(yīng)用核酸配適體傳感器檢測馬拉硫磷。堿基是脫氧核糖核酸(DNA)的主要組成部分，與生物的生長、發(fā)育、繁殖等正常生命活動及突變、癌變等異常生命活動密切相關(guān)。因此，堿基的性質(zhì)一直是生物和化學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一。研究DNA堿基與農(nóng)藥相互作用有助于從分子水平上認識農(nóng)藥分子對DNA作用的細節(jié)，對了解致毒、致癌、致基因突變產(chǎn)生的機理具有一定的意義。同時可為農(nóng)藥適配體傳感器的篩選和構(gòu)建

2、提供依據(jù)，應(yīng)用農(nóng)藥適配體與表面增強拉曼光譜(SERS)法相結(jié)合可以對農(nóng)藥殘留分子進行特異性檢測，以此為基礎(chǔ)建立對農(nóng)藥分子的特異性快速檢測方法，是一項具有實際應(yīng)用價值的工作。
　　首先，通過化學(xué)還原法制備出了具有SERS活性的金、銀納米粒子，粒子形貌規(guī)整，接近球形。對四種DNA堿基（腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶）在銀上的SERS譜進行研究，運用密度泛函理論(DFT)/B3LYP泛函方法對堿基分子內(nèi)鍵振動模擬計算其理論拉曼光譜，并

3、與實驗NRS、SERS進行對比，對其峰進行了詳細的歸屬。進一步從理論上研究了銀金屬團簇對腺嘌呤振動光譜的影響。結(jié)果表明，隨著銀原子數(shù)目的增加，腺嘌呤N與Ag距離隨Ag原子數(shù)的增加而距離變小，模擬光譜和實驗SERS能更好地相符合，且其靜態(tài)極化率值增大，與模擬的拉曼光譜峰強度的變化趨勢顯現(xiàn)相關(guān)性。結(jié)合實驗SERS譜，說明腺嘌呤環(huán)上的N原子與金屬銀發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移。為進一步利用拉曼光譜研究單堿基分子與農(nóng)藥分子的相互作用研究奠定了理論和實驗基礎(chǔ)。

4、
　　其次，采用SERS方法詳細研究了胞嘧啶(Cy)在銀上的吸附行為和規(guī)律。從理論計算結(jié)合實測值探討了Cy在基底Ag上的增強效應(yīng)和吸附行為?？疾炝薈y分子在Ag納米粒子上的不同吸附時間、濃度、pH等條件對SERS光譜的影響，發(fā)現(xiàn)pH影響最大，Cy分子存在兩種不同的異構(gòu)體和三種不同的存在形態(tài)，并隨酸度變化相互轉(zhuǎn)化而達動態(tài)平衡?；贑y在不同pH時的形態(tài)分布和相應(yīng)的SERS變化規(guī)律，結(jié)合DFT算得的Cy分子中的電荷分布及在銀基底表面的

5、吸附機制，詳細探討了酸堿對Cy分子的SRES光譜影響的內(nèi)因和吸附機理，在中性和弱堿性時，Cy中的N3和O與Ag形成配位吸附，在pH大于11時，N與Ag形成配位吸附，而0與Ag形成共價吸附。
　　在此基礎(chǔ)上，采用UV（紫外光譜）和SERS研究了四種DNA堿基與農(nóng)藥倍硫磷分子在溶液中的相互作用，主要對其作用位點、相互作用強弱進行了研究，結(jié)果表明，在腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶含氨基的三種堿基，主要是倍硫磷與這三種堿基的氨基作用是其主要結(jié)合位

6、點，而在胸腺嘧啶中，作用對其的影響主要是對其環(huán)呼吸振動的影響。根據(jù)倍硫磷的分子表面靜電勢圖，11位的S原子是其分子電子密度集中區(qū)域，是與堿基作用的主要位點。結(jié)合DFT計算表明，以不同位點結(jié)合對其環(huán)呼吸振動的影響不同，作用位點越靠近堿基環(huán)的位置，對環(huán)振動拉曼峰的影響越大。
　　最后，利用銀溶膠和適配體，發(fā)展了一種針對馬拉硫磷的特異性檢測的SERS方法。通過適配體-馬拉硫磷結(jié)合靶標(biāo)物1089、1112cm-1兩處特征峰中1112cm-