共軛聚合物熒光“開關”的構建及對S腺苷甲硫氨酸的分子識別與檢測

李慧芝等

1引言

細胞內的甲基化反應存在通用甲基供體S腺苷甲硫氨酸（SAdenosylmethionine，AdoMet，SAM），SAM含有活性甲基，細胞內幾乎所有用于甲基化修飾的甲基都來自SAM甲硫高能鍵。由于甲基化反應的廣泛性，SAM是細胞內參加反應的重要性僅次于ATP的一種輔酶。細胞內SAM濃度的微小改變，便會對細胞的生長、分化和功能產生重大影響＼[1＼]。因此，實現快速、靈敏、準確地檢測SAM具有重要意義。

目前，已報道的測定SAM的方法有電化學法＼[2＼]、HPLC法＼[3，4＼]和分光光度法＼[5＼]。光度法依賴甲基轉移酶、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，再對高半胱氨酸顯色反應，操作比較繁瑣，準確度也不理想。熒光光度法具有操作簡單、靈敏度高、選擇性好等特點，作為熒光傳感器的有小分子＼[6，7＼]、聚合物＼[8，9＼]、量子點＼[10＼]等。近年來，基于熒光試劑和分析物質之間競爭作用使熒光試劑的熒光恢復得到較多關注＼[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，具有摩爾吸光系數大、熒光量子產率高等優點，還具有“分子導線”的功能，能夠使熒光信號放大，常用于生物大分子和生物小分子的檢測＼[15，16＼]。

本研究采用的水溶性陽離子共軛聚合物聚3（1（2三乙胺乙酰基）哌啶4亞甲基）噻吩 （poly 3{＼[1（2hydrazino2oxoethyl）piperidin4ylidene＼]methyl}thiophene，PMTH），是具有優良光電性能的熒光材料＼[17，18＼]。研究表明， Pb2+對PMTH熒光猝滅具有特異性，當體系存在SAM時，SAM與Pb2+的配位作用很強，使PMTH從Pb2+PMTH配合物中被置換出來，PMTH的熒光性能又恢復，開啟了PMTH的“開關”熒光信號。本方法可以直接檢測SAM，不需要酶催化。

3.4pH值的影響

由于SAM結構中有羥基、氨基和羧基，所以受體系pH值影響較大。實驗表明，pH≤4.5時，即在比較強酸性條件下，SAM與Pb2+很難形成配合物；pH>4.5時，SAM與Pb2+可以形成配合物； pH>8.5時，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。考察了Pb2+與PMTH反應的pH值范圍，結果表明， pH=5.6～8.2時熒光強度達到最大，而且穩定，根據體系中兩個反應情況，選擇加入1.0 mL pH=7.2 TrisHCl緩沖溶液。

3.5孵育時間和溫度對熒光恢復的影響

當所有的試劑都加入后，熒光強度恢復程度逐漸增大，在室溫下孵育10 min，熒光強度恢復程度達到最大且穩定，且在5 h內熒光強度相對穩定，所以測定要在5 h內完成。溫度升高， 孵育的時間縮短，但穩定的時間也相對縮短，提高溫度不能提高體系的靈敏度，所以本實驗采用在室溫條件下孵育10 min。

4結論

合成了一種水溶性共軛聚噻吩衍生物PMTH，通過對Pb2+與PMTH互相作用的熒光光譜的研究，考察了Pb2+對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， SAM可與Pb2+形成配合物，將Pb2+從PMTH鏈上置換出來，使PMTH的熒光強度恢復，恢復的熒

光強度與SAM的濃度在一定范圍內呈良好的線性關系。通過PMTH的熒光開關信號，成功建立了識別和檢測SAM的新方法。本方法具有高靈敏、高選擇性， 可簡便快速、無標記檢測SAM，并成功用于人血清、尿液及針劑樣品中SAM的檢測。

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. 高等學校化學學報， 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， 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. 中國科學： 化學， 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， 徐保明， 何治柯， 謝衛紅. 化學學報， 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. 高分子學報， 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， 徐保明， 何治柯， 謝衛紅. 化學學報， 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. 高分子學報， 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， 徐保明， 何治柯， 謝衛紅. 化學學報， 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. 高分子學報， 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

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