CN102443388A - 一种试剂及其在检测二价铜离子中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测二价铜离子的试剂，它是荧光素衍生物：二吡啶甲醛荧光素酰腙2-pyridylaldehyde fluorescein hydrazone(PFH)。PFH试剂由荧光素酰肼和2-吡啶甲醛在含有乙酸的甲醇中回流2小时制得，原料便宜，反应条件简单，易于生产。本发明提供了二价铜离子的定量检测方法，是基于PFH，在pH为7.0的HEPES溶液中定量地检测二价铜离子的含量。该检测方法，对二价铜离子显示了高的灵敏性和选择性，检测过程简便、灵敏、快速，检测结果准确。

Description

一种试剂及其在检测二价铜离子中的应用

技术领域

本发明涉及光学探针，具体涉及一种试剂及其合成方法，以及这种试剂在检测二价铜离子中的应用。

背景技术

二价铜离子是铁离和锌离子之后的人体第三种丰量元素，在有机体的许多基本生理过程中扮演者重要的角色。二价铜离子是生物化学必不可少的金属离子，例如铜-锌超氧化歧化酶在酶抵御氧化毒性方面所起的作用。细胞中铜离子动态平衡的改变引起一些严重的神经退行性疾病，包括门克斯和威尔逊疾病、阿尔茨海默氏症、肌萎缩性侧索硬化症、朊毒体病。尤其是，在高浓度的二价铜离子存在下，由于在酶催化反应中铜离子取代其他金属离子作为辅因子，短期接触能引起胃肠紊乱；长期接触，会引起肝或肾不适。监测生理过程中二价铜离子的浓度和亚细胞分布的生理过程中铜的浓度，大大有助于理解它的化合物生理功能和致病原理。铜离子已经被认定为一种环境污染物，并引起人们的关注。检测二价铜离子在环境和生物分析等领域有重要的影响。发展高选择性、高灵敏度的二价铜离子的检测方法仍是一个挑战性的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种体系简单、操作方便、选择性高、灵敏度高、水溶性好的定量检测二价铜离子的试剂，以及该试剂用于检测二价铜离子的方法。

本发明提供的一种试剂：它是2-pyridylaldehyde fluorescein hydrazone(PFH)，结构式为：

试剂的合成路线：

试剂的合成方法，步骤为：将荧光素酰肼、2-吡啶甲醛按摩尔比1∶1混合，完全溶解在甲醇中，用滴加1摩尔量当量的无水乙酸，回流2小时，用体积比为1∶1的甲醇和石油醚重结晶得到黄色的PFH。

本发明提供的一种检测二价铜离子的方法，包括如下步骤：

(1)、配制pH＝7.0、浓度为1-100mM的HEPES缓冲溶液，并用乙醇配制2mM的PFH乙醇溶液；

(2)、按体积比500∶9将HEPES缓冲溶液和PFH乙醇溶液加到干净的紫外比色皿中，在紫外可见分光光度仪上检测，随着待测样的加入，500nm出现新的吸收峰并逐渐升高，当吸收峰不再升高时，停止加待测样，此时加入待测样的体积计为V_待测样；

(3)、按V_PFH×3×2×10^-3/V_待测样计算出待测样中二价铜离子的浓度(mol/L)。

本发明提供的一种检测二价铜离子的方法，包括如下步骤：

(1)配制pH＝7.0、浓度为1-100mM的HEPES缓冲溶液，并用乙醇配制2mM的PFH乙醇溶液；

(2)按体积比2000∶3将HEPES缓冲溶液和PFH乙醇溶液加到干净的紫外比色皿中，在荧光分光光度仪上检测，随着待测样的加入，518nm出现明显的荧光增强，且随着二价铜离子浓度的增大，荧光强度也增大，当强度不再增大时，停止加待测样，此时加入待测样的体积计为V_待测样；

(3)按V_PFH×3×2×10^-3/V_待测样计算出待测样中二价铜离子的浓度(mol/L)。

经实验证明，其它离子不干扰体系对二价铜离子的测定。

本发明的试剂可用于细胞成像。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：1、检测体系成本低廉，试剂由荧光素酰肼和2-吡啶甲醛，回流一步制得，原料便宜，反应条件简单，易于生产；2、本发明的检测方法，对二价铜离子显示了高的灵敏性和选择性；3、检测过程简便、快速，检测结果准确；4、检测手段简单，只需要借助紫外分光光度计或者荧光分光光度计。

附图说明

图1实施例1PFH的单晶衍射结构图。

图2实施例2检测二价铜离子的紫外吸收图。

图3实施例3PFH和各种阳离子作用的紫外可见吸收图。

图4实施例4PFH和各种阳离子作用的紫外柱状图及颜色对照图。

图5实施例5检测二价铜离子的荧光发射收图。

图6实施例6二价铜离子和其他阳离子的荧光柱状图。

图7实施例7细胞成像图。

具体实施方式

实施例1

PFH的合成：将荧光素酰肼1mmoL、2-吡啶甲醛1mmoL，溶解在20mL的甲醇中，滴加1mmoL无水乙酸，回流2小时，用1∶1的甲醇和石油醚重结晶得到黄色的PFH，产率60％。在甲醇中养晶，得到浅黄色的单晶。

PFH的表征：

¹H NMR(300MHz，25℃，DMSO-d₆)：δ9.95(bs，2H)，8.57(s，N＝C-H，1H)，8.49(d，Ar-H，1H)，7.96(t，Pyridine-H，1H)，7.81(t，Pyridine-H，1H)，7.65(m，Ar-H，3H)，7.35(t，Pyridine-H，1H)，7.12(d，Pyridine-H，1H)，6.69(d，Xanthene-H，2H，J＝2.4Hz)，6.54(d，Xanthene-H，2H，J＝8.8Hz)，6.48(dd，Xanthene-H，2H，J＝8.8Hz，J＝2.4Hz)；¹³C NMR(75MHz，DMSO-d₆)：δ164.22，158.84，153.17，151.90，151.21，149.54，146.49，137.00，134.56，129.25，127.93，127.80，124.59，123.52，119.21，112.65，109.50，102.73，64.95；ESI-MS m/z 436[FHP+H]⁺，458[FHP+Na]⁺；Elementalanalysis(calcd.％)for C₂₆H₁₇N₃O₄：C，71.72；H，3.94；N，9.65；Found：C，71.70；N，9.68；H，4.01.Crystal data for C₁₂H₉NO₄：crystal size：0.20×0.05×0.05，monoclinic，space group P21/c(No.14).

β＝100.685°，Z＝4，T＝296K，θ_max＝26.0°，24570reflections measured，8501unique(R_int＝0.0633).Final residual for 614parameters and 8501reflections with I＞2σ(I)：R₁＝0.0686，wR₂＝0.1738and GOF＝0.999.单晶衍射结构图见图1。

实施例2检测二价铜离子

配制pH＝7.0的的HEPES(10mM)缓冲溶液，配制2mM的二价铜离子溶液，并用乙醇配制2mM的PFH溶液；把2mL的HEPES缓冲溶液和36μL的PFH乙醇溶液加到干净的紫外比色皿中，在紫外可见分光光度仪上检测，400-800nm没有吸收；取二价铜离子的溶液，逐渐用微量进样器加到此比色皿中，边加样边在紫外可见分光光度仪上检测，随着二价铜离子的加入，500nm出现新的吸收峰并逐渐升高，当吸收峰不再升高时，停止加待测样，此时加入待测样的体积计为108μL；按36×3×2×10^-3/108计算出Hcy的含量为2×10^-3(mol/L)。紫外可见吸收图见图4。

实施例3

把2mL pH7.0HEPES(10mM)的缓冲溶液和浓度为2mM、36μL的PFH乙醇溶液分别加到28个不同的紫外比色皿中，再分别加入3摩尔当量二价铜离子和20摩尔当量的其他阳离子，在紫外可见光谱仪上检测，紫外可见吸收图见图2。

实施例4

把2mL pH7.0HEPES(10mM)的缓冲溶液和浓度为2mM、36μL的PFH乙醇溶液分别加到不同的紫外比色皿中，再分别加入3摩尔当量的二价铜离子和20摩尔当量的其他阳离子，在紫外可见光谱仪测定500nm的吸收值，绘制不同阳离子对应的吸收值的柱状图，见图3。

经实验证明，其它离子不干扰体系对二价铜离子的测定。

实施例5检测二价铜离子

配制pH＝7.0的的HEPES(10mM)缓冲溶液，配制2mM的二价铜离子溶液，并用乙醇配制2mM的PFH溶液；把2mL的HEPES缓冲溶液和3μL的PFH乙醇溶液加到干净的荧光比色皿中，取二价铜离子的溶液，逐渐用微量进样器加到此比色皿中，边加样边在荧光可见分光光度仪上检测，随着二价铜离子的加入，518nm处荧光强度逐渐增强，当荧光强度不再变化时，停止加待测样。此时加入待测样的体积计为9μL；按3×3×2×10^-3/l计算出二价铜离子的含量为2×10^-3(mol/L)。

实施例6

把各2mL的HEPES缓冲溶液及3μL的PFH溶液分别加到不同干净的荧光比色皿中，并分别加入3摩尔当量的二价铜离子，以及20摩尔当量的其他各种阳离子，在荧光可见分光光度仪上检测，绘制不同阳离子对应的518nm荧光强度的柱状图，见图6。

实施例7细胞中荧光成像

用乙醇配制2mM的PFH乙醇溶液；将PFH乙醇溶液加入肝癌细胞培养液中，使得其浓度为50μM，与肝癌细胞HepG2在37℃下，反应48小时，体系在荧光共聚焦成像仪下显示了强的绿色荧光，即为PFH与细胞中的二价铜离子作用发出了荧光。图7为荧光共聚焦成像仪下原始的肝癌细胞a)和与PFH作用后的细胞b)成像图。

Claims (5)

1.一种试剂：特征在于它是2-pyridylaldehyde fluorescein hydrazone(PFH)，其结构式为：

2.如权利要求1所述的一种试剂的合成方法，其特征在于步骤为：将荧光素酰肼和2-吡啶甲醛按摩尔比1∶1完全溶解在甲醇溶液中，滴加1摩尔当量的无水乙酸，回流2小时，用体积比为1∶1的甲醇和石油醚重结晶得到PFH。

3.一种检测二价铜离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、配制pH＝7.0、浓度为1-100mM的HEPES缓冲溶液，并用乙醇配制2mM的PFH乙醇溶液；

(2)、按体积比500∶9将HEPES缓冲溶液和PFH乙醇溶液加到干净的紫外比色皿中，在紫外可见分光光度仪上检测，随着待测样的加入，500nm出现新的吸收峰并逐渐升高，当吸收峰不再升高时，停止加待测样，此时加入待测样的体积计为V_待测样；

(3)、按V_PFH×3×2×10^-3/V_待测样样计算出待测样中二价铜离子的浓度(mol/L)。

4.一种检测二价铜离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制pH＝7.0、浓度为1-100mM的HEPES缓冲溶液，并用乙醇配制2mM的PFH乙醇溶液；

(2)按体积比2000∶3将HEPES缓冲溶液和PFH乙醇溶液加到干净的紫外比色皿中，在荧光分光光度仪上检测，随着待测样的加入，518nm出现明显的荧光增强，且随着二价铜离子浓度的增大，荧光强度也增大，当强度不再增大时，停止加待测样，此时加入待测样的体积计为V_待测样；

(3)按V_PFH×3×2×10^-3/V_待测样计算出待测样中二价铜离子的浓度(mol/L)。

5.如权利要求1所述的试剂在细胞成像中的应用。

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