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一个selenolactone为基础的荧光chemodosimeter 检测体内及体外的无机汞和甲基水银

小强陈某，D，Y炅华BAEK B，Y，Youngmee一金，宋，金锦一，Injae信B，*，Juyoung尹A，C，*

a韩国的化学系和纳米科学，梨花女子大学，首尔120-750，共和国 b中置为生物功能分子，化学系，延世大学，首尔120-749，大韩民国 c仿生科学，梨花女子大学，首尔120-750，韩国对C系

d材料化学工程，化学化工学院化学工程学院，南京210009，中国的南京大学e国家重点实验室

一个R T I C L E I N F O

文章历史：

收到2010年3月16日 收到修改稿

2010年4月9日

接受2010年4月10日

关键词：

荧光chemodosimeter Selenolactone 罗丹明 美科星 甲基汞

A B S R T R一C T

基于selenolactone荧光探针显示独特的荧光增强和UVevis光谱变化对汞/甲基汞的物种，这是由于deselenation反应。这个系统的价值由它在检测无机汞/甲基汞使用成功证明种细胞和斑马鱼。 2003-2007有限公司保留所有权利。 1。介绍

汞以无机汞和有机汞的形式存在坏境中。1无机汞是环境中毒性最强的金属中的一种，并且通过口服或皮肤吸收进入人体中。当无机汞进入人体内时，会损害脑，肾，和内分泌系统。 另一方面，通过各种人为和自然来源方式释放到坏境中的无机汞，可以通过水生微生物的甲基化作用将其转化为有机汞。2因为有机汞非常容易地穿过生物膜，所以它的毒性比无机汞大。3接触甲基水银，一种典型的有机汞，会引起心血管疾病，自身免疫性效应，听力障碍，失明和死亡。3a因此从环境和人体健康这两个方面来看，对无机汞和有机汞进行检测是非常有意义的。

典型的分析方法，例如原子吸收光谱，冷原子荧光光谱法，气相色谱法，高效液相色谱法， 已被用来检测汞。1但是这些方法需要复杂地多步骤的样品准备和精密的仪器，因此，基于光学检测的方法方便和简单，会更加可取，如荧光或比色改变。4因为基于光学检测原理的

，

各种荧光探针灵敏度高和容易使用，已经被用于汞的检测。15出人意料的是，大多数这些探头只检测到无机汞离子，可以检测甲基水银的化学传感器很少。6

用罗丹明衍生物制造检测金属离子的化学传感器日益受到重视。7如果罗丹明衍生物包含

螺环体系，它们是无荧光和无色的。然而，当罗丹明螺环衍生工具由受刺激而打开时，他们发射出较强的荧光和粉红色。基于对汞和硒的强亲和力，我们依据罗丹明B selenolactone设计了一个荧光chemodosimeter，用于检测无机汞和甲基水银。在我们准备稿子期间，标题分子一直报告为无机汞和银传感器由Ma等人.

然而，在我们的工作中，我们也展示了探头可以检测甲基水银，并说明其在体外和体内监测无机和有机汞的应用。 2。结果与讨论

2.1。合成和X-射线晶体结构

所设计的荧光探针1，是由在1,2-二氯乙烷的三氯氧磷于罗丹明B在回流下反应，接着进行硒脲反应（图1a）制备的。将粗产物经硅胶柱纯化色谱纯化，用二氯甲烷作为洗脱剂，得到1在37％的产率。详细的实验步骤和光谱数据是在实验部分和补充提供的数据。该一个探头1的结构也证实了它的X射线分析这是生长在乙腈单晶。独特的selenolactone结构观察，如图1b中

图1。荧光探针1及（b）其X-射线晶体结构的合成a）

2.2．荧光探针1遇汞离子时光颜色变化及其反应机理

首先，对探针1对不同金属离子的选择性反应进行了研究。本次研究中，探针1（10mM）与不同金属离子（100毫米）进行反应，如在20mM的HEPES缓冲液（pH7.4，1％CH 3 CN）中的铜离子、镍离子、锌离子、镉离子、钴离子、铯离子、锂离子、钙离子、锰离子、钾离子、钠离子、二价铁离子、 铝离子、镁离子、铅离子、三价铁离子、银离子和汞离子。紫外-可见光光谱和荧光光谱表明探针1在水溶液中是无荧光的并且在各种金属离子中选择性地响应汞离子（图2和补充数据，图S1）。多加入10当量的汞时，观察到荧光增强30倍。（图2）。如图3，增加汞离子时，探针1紫外吸收（LMAX？60纳米）有也有一个大的提高。在560nm处探针1对浓度依赖的汞离子的吸收光谱显示多加入1当量汞离子后溶液饱和。探针1与汞离子反应后颜色由无色变为粉色（补充数据，图S2）。绑定事件的

化学计量汞离子和探针1之间也被确定。所获得的结果从招聘的情节显示探针1和汞离子之间为1:1的化学计量关系（补充数据，图三）。

图2。1（10毫米）与金属离子（100毫摩尔）在20mM的的荧光光谱 HEPES缓冲液（pH7.4的1％CH 3 CN）（LEX？50纳米）。

该检测机构，该汞离子诱导螺环开口罗丹明很可能是导致荧光增强和紫外-可见光光谱变化（图1）。为了检验这个看似合理的机制，对探针1与汞离子反应得到的产物进行了分析。根据MS分析，在433.23的峰值对应于[罗丹明BTH] T是清楚地观察到的，这表明形成的罗丹明B（补充数据，图S4）。核磁共振光谱分析还汞离子提供的证据为1 deselenation（补充数据，图五。

为了测出探针1对汞离子的检测极限，用探针1（1毫米）处理用不同浓度的汞离子（0-30纳米）。荧光在580nm处的强度被绘制为汞离子浓度的函数（补充数据，图六）。的荧光强度1是线性正比的汞离子浓度0-30纳米，并且低至汞离子的20nM的浓度检测通过使用1为3的信号-噪声比。随时间变化的为探针1?汞离子荧光响应在580nm处下监测伪一级动力学条件（10毫米探针1和500mM汞离子）。在这些条件下，所观察到的速率常数（kobs的）在pH 7.4的被发现是0.14分→1为汞离子（补充数据图。 S7）。此外，我们调查各种离子对探针1对汞离子的荧光反应的潜在干扰。从荧光实验中得到的结果表明即探针1在含有毫克分子的多种金属离子溶液中对汞离子保留高选择性，这些金属离子包括锂离子、钠离子，钾离子、钙离子、镁离子、镉离子，钴离子、铜离子二价铁离子、二价锰离子、镍离子，铂离子和锌离子（补充数据，图S8）。

图。 3。的1（10毫摩尔）在各种浓度的Hg2t（0，1，2，3，4，5，6，7，8，

的在20mM的（a）存在的吸收光谱HEPES缓冲液（pH7.4，9，10，20，30毫摩尔）

1％CH 3 CN）。（二）1Hg2t浓度依赖性的吸光度。1（10毫米），的吸光度在560nm处处的各种量Hg2t的存在。每个光谱被记录在5分钟此外Hg2t到1后。

图。 4。的1（10毫摩尔）在各种浓度的CH3HgCl（0，10，20，40，60，80，100毫摩尔）的在20mM HEPES缓冲液的存在下（pH为7.4，1％CH 3 CN）（一）的吸收光谱。 （二）的1（10毫摩尔）在各种浓度的CH3HgCl（0，10，20，40，60，80，100毫摩尔）的在20mM HEPES缓冲液的存在下（pH为7.4，1％CH 3 CN）（LEX?550 nm）的荧光光谱

2.3。探针1与甲基汞反应的光颜色变化及其提出的变化机制 用探针1检测甲基汞具有更深远的意义，因为有机汞比无机汞毒性大。在这项研究中，在20毫米肝素钠缓冲液（pH7.4，1％CH 3 CN）中探针1（10毫摩尔）与不同浓度的CH3HgCl（0e100毫米）反应。紫外-可见光光普和荧光光谱检测检测有机汞的结果类似紫外-可见光光普和荧光光谱检测无机汞，得到（图4）。 A的吸收带集中在560 nm处出现了增加强度，诱导从无色清晰的颜色变化粉红色。另外，观察到在CH3HgCl的存在下，在580 nm处出现发射峰。加入10当量的甲基水银到该溶液后与传感器的各种反应时间，结果表明该增强的荧光强度可在10分钟内完成（补充数据，图S9）。既紫外-可见光和荧光数据导致显著'关 - 开“信号。两个峰可以在探针1当加入CH3HgCl（10当量）的质谱中观察到，对应[罗丹明BTH] T和[1-HgCH3] T，表明一个探针1和CH3HgCl之间的反应的机理与汞离子的情况类似。在反探针1与CH3HgCl反应过程中，探针1初始绑定CH3HgCl，下面deselenation1-HgCH3发生，因此，两者的[1 -

HgCH3] t将峰和[罗丹明BTH] T可以是从质谱中观察到（补充数据，图S10）。 2.4。检测在细胞以及在斑马鱼中的无机汞和甲基汞

由于其化学和光谱性质，探针1应该可适合监控活细胞中的无机汞和甲基汞。为了测试这个建议，HeLa细胞（人类上皮腺癌）与探针1（20毫米）放在含介质（0.2％DMSO）的保温箱中。在无汞离子或甲基汞时，细胞内部未显示荧光，（图5a）。然而，当细胞中含探针1（20毫米）和汞处理离子或甲基汞（每40毫米），荧光强度显着增加，表示探针1可以检测细胞中的无机汞离子和甲基汞（图5b和c）。

图。 5。细胞图像孵育用20mM 1（0.2％DMSO）和40mM的氯化汞或 40毫米CH3HgCl。用1在没有处理的HeLa细胞（一）图像，（B）存在下的 40 mM的氯化汞和40毫米CH3HgCl（左，光显微图像（三）存在;权， 荧光图像）。

然后，我们试图用探针1检测积累在生物体中的汞。采用传感器监测离子，斑马鱼是一种很好的动物模型，因为通过荧光显微镜和离子的渗透性和鱼内的感受

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