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ColorimetricvisualizationofCu2+basedonCu2+-catalyzedreactionandthesignalamplificationinducedbyK+-aptamer-Cu2+complex2017,241:498-503倪瑞栋讲解李颖PPT制作摘要研究背景实验思路总结个人观点作者介绍李伟首都师范大学副教授领域：物理化学，化学工程研究方向：生物医用纳米材料的制备及应用等SensorsandActuatorsB:Chemica影响因子：4.758分析化学二区研究背景Introduction•1.铜是在人体内和动物体内都是一种重要的元素。阿尔兹海默症、家族性肌萎缩侧索硬化（ALS）。•2.美国环境保护协会规定铜离子在饮用水中的浓度必需低于20μM。15.63μM《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)•3.当前检测Cu2+手段现状：材料难准备，样品制备困难，消耗时间长，操作复杂，花费昂贵，可信度低。研究背景Introduction•1.近年来离子浓度光学可视化兴起，并且金属离子和DNA共同作用的研究有着很大的潜力。（S.Kimetal.,2009;D.Prabhakaranetal.,2007）•2.G-quadruplex-Cu2+被证实具有协同催化的能力。（Z.Tangetal.,2007;S.Nakayamaetal.,2011）•3.已证实由人的端粒DNA和Cu2+构成的G四链体Cu2+能够催化水中TMB和H2O2的反应。（C.T.Wuetal.,2016）研究背景Mechanism实验思路650nmCu2+（5μM）650nm原理简化图OR图1：文献中实验机理（C.T.Wuetal.,2016）。注：TMB（3,3',5,5'-四甲基联苯胺）Experimentcontents一、最佳条件筛选1.反应时间2.DNA浓度3.K+浓度二、方法灵敏度实验1.催化能力对照2.高浓度Cu2+催化能力分析3.G四链体催化能力分析三、特异性研究1.不同金属离子比较2.Cr3+与Cu2+的区分实验思路最佳实验条件的筛选-反应时间实验思路图2：加入不同浓度的Cu2+吸收值，在反应120S基本为最佳最佳实验条件的筛选-DNA浓度实验思路图3：DNA浓度在600nM附近，吸收情况最佳。最佳实验条件的筛选-K+浓度实验思路图4：如果K+的浓度太低，不会生成G四链体，导致低的催化能力。当K+浓度为0.1mM时，G四链体铜离子金属酶的催化活力能达到最大值，所以我们选择K+的浓度为0.1mM。灵敏度比较-催化能力实验思路图5：相同浓度下，四链体复合物催化能力最强（蓝线为对照）灵敏度检验-Cu2+的催化能力实验思路图6:高浓度Cu2+（μM）级别具有催化能力，且浓度与吸光能力线性相关灵敏度检验-G四链体的催化能力实验思路图7:四链体（纳摩尔）级别具有催化能力，且浓度与吸光能力线性相关灵敏度检验-灵敏度比较实验思路图8：G四链体的在低浓度（0.1μM）时，催化灵敏度远高于铜离子。说明在G四链体铜离子的影响下，有放大比色信号的作用。特异性研究-不同金属离子实验思路图9：有最大的吸收Cu2+0.788，接下来是Cr3+0.567，而其余的金属离子的吸收都相当小。特异性研究-Cr3+与Cu2+的区分实验思路图10：利用His（组氨酸）呈现了与Cu2+强大的联系，然而His和Cr3+不会发生络合反应原理。遮盖Cu2+，来确认Cr3+干扰情况。另可利用三羟乙基胺掩盖Cr3+来检验Cu2+。其他方法的对比及应用情况总结图11：该方法的灵敏度较高（100nM起），且线性范围尚可实际应用情况总结图11：该方法的准确性较优。其中ICP-MS（M）电感耦合等离子体质谱，是金属元素分析的设备。个人观点•1.本文的阅读让我们对生物无机课程理解更加深入。尤其是G四链体的应用。•2.本文考虑问题的角度，实验设计值得学习。•3.如果能加入对一些机理性（如浓度与灵敏性的探讨），那文章更加全面。•4.创新幅度不大。•Z.Tang,A.Marx,Angew.Chem.Int.Ed.46(2007)7297.•S.Nakayama,J.Wang,H.O.Sintim,Chem.Eur.J.17(2011)5691.•S.Kim,J.W.Park,D.Kim,I.H.Lee,S.Jon,Angew.Chem.Int.Ed.48(2009)4138.•C.Wang,Y.Li,G.Jia,Y.Liu,S.Lu,C.Li,Chem.Commun.48(2012)6232.•D.Prabhakaran,Y.H.Ma,H.Nanjo,H.Matsunaga,Anal.Chem.79(2007)4056.•Q.P.Shen,W.H.Li,S.Y.Tang,Y.F.Hu,N.Zhou,Y.Huang,S.Z.Yao,Biosens.Bioelectron.41(2013)663.•A.Sadollahkhani,A.Hatamie,O.Nur,M.Willander,B.Zargar,L.•Kazeminezhad,ACSAppl.Mater.Interfaces6(2014)17694.•C.Y.Lei,Z.Wang,Z.Nie,H.H.Deng,H.P.Hu,Y.Huang,S.Z.Yao,Anal.Chem.87(2015)1974.•P.Yang,Y.Zhao,Y.Lu,Q.Z.Xu,X.W.Xu,L.Dong,S.H.Yu,ACSNano5(2011)2147.•J.Y.Jo,H.Y.Lee,W.J.Liu,W.Olasz,C.H.Chen,D.W.Lee,J.Am.Chem.Soc.134(2012)16000.•H.Ding,C.S.Liang,K.B.Sun,H.Wang,J.K.Hiltunen,Z.J.Chen,J.C.Shen,Biosens.Bioelectron.59(2014)216.•A.Foroushani,Y.C.Zhang,D.Li,M.Mathesh,H.B.Wang,F.H.Yan,C.J.Barrow,J.Hee,W.R.Yang,Chem.Commun.51(2015)2921.•R.Wu,S.H.Zhang,J.T.Lyu,F.Lu,X.F.Yue,J.G.Lv,Chem.Commun.51(2015)8078.参考文献