金纳米团簇(简称金簇)由几到几百个金原子及修饰试剂组成, 由于其尺寸接近于电子费米波长, 表现出良好的发光特性及生物相容性, 是一类新型纳米标记探针。 目前, 金纳米团簇在生物检测、 细胞成像、 癌症诊断及治疗等领域受到研究者的广泛关注。 然而, 对于光照条件下金簇的稳定性还不清楚。 在合成组氨酸、 谷胱甘肽混合修饰金簇的基础上, 系统研究了光照条件下金簇在不同pH(5.0, 7.4和9.0)的荧光变化规律, 结果表明, 在氙灯强光照射下, 金纳米团簇的荧光会随着照射时间的增加逐渐降低, 在pH 9.0条件下比pH 5.0及7.4时降低更快, 说明金簇在pH 5.0及7.4时光稳定性更好。 在此基础上, 采用紫外-可见吸收光谱、 红外光谱等手段研究了光照前后金簇表面基团的变化规律, 发现光照后金簇的紫外可见吸收光谱及红外光谱均发生了明显的变化, 说明光照导致金簇表面修饰基团发生了变化。 当向体系中通入氮气后, 金簇最大发射波长处荧光强度随照射时间的变化明显变慢, 说明金簇表面基团与溶液中溶解氧发生了反应, 导致金簇表面电荷及修饰试剂状态发生变化, 从而导致金簇荧光产生猝灭。 相关研究结果对于金纳米团簇在生命科学及分析化学等领域的进一步应用具有一定的参考价值。

唾液中含有多种生物活性成分, 包含部分可用于疾病诊断的生物标志物。 相比于血液和尿液, 唾液的收集过程更为简便且其收集过程具有完全无创的优点。 唾液代替血液、 尿液在无创疾病诊断中的作用已日益显现。 富组氨酸多肽是由唾液腺分泌的一类富含组氨酸的小分子阳离子多肽, 与口腔健康密切相关。 近年研究更表明, 唾液富组氨酸多肽的浓度与HIV-1、 艾滋病等疾病相关。 因此, 富组氨酸多肽的检测对于口腔健康监控、 疾病诊断等具有重大的意义。 根据叠氮基与富组氨酸结构域发生较强的氢键作用后给电子能力减弱的原理, 建立了富组氨酸多肽的免标记、 快速检测方法。 实验结果表明, 富组氨酸多肽——Histatin 5与3-叠氮基香豆素相互作用后, 荧光强度显著增加, 当Histatin 5浓度为0.23～31.05 μmol·L-1时, 荧光增加值与浓度呈现很好的线性关系, 线性相关系数r=0.994, 检出限为72 nmol·L-1(3σ/k)。 唾液中常见的游离氨基酸和蛋白质不干扰Histatins 5的测定。 本方法已成功地测定了唾液中的富组氨酸多肽, 加标回收率在96.7%～111.6%之间, 表明本方法具有很好的准确性。 与现有的唾液分析方法相比, 本方法具有简单快速、 成本低的优点, 并有望为基于唾液的无创、 非侵入性诊断提供新方法。

研究并构建了一种基于荧光碳点(carbon dots, CDs)的新型“开关”探针, 利用CDs荧光强度的变化进行痕量组氨酸(histidine, His)的检测。 在pH 7.6的溶液中, 钌(Ru)能与CDs通过静电吸引作用形成弱的基态化合物, 导致CDs的荧光猝灭, 此时体系处于“关闭”状态。 而His与Ru有更强的亲和力, 故向体系中加入 His后, Ru从CDs表面竞争中下来, CDs的荧光得到恢复, 此时体系被“打开”。 考察了pH、 缓冲溶液、 反应时间、 温度等因素对体系的影响, 并初步讨论了Ru对CDs荧光的猝灭类型, 得出了Ru对CDs荧光的猝灭属于静态猝灭的结论。 实验结果表明, 在pH 7.6的溶液中, 在20～25 ℃条件下, 体系在10 min 内反应完成。 His的浓度与碳点荧光的恢复程度呈良好的线性关系, 其线性范围为: 6.5～219.3×10-6 mol·L-1, 检出限为: 2.15×10-6 mol·L-1。 将方法应用于实际样品氨基酸注射液中组氨酸含量的测定, 其RSD≤2.07%, 回收率在95.7%～102.4%之间。 将具有优良光学特性的CDs应用于构建“开关”型荧光探针, 不但拓宽了CDs的应用范围, 为一些重要物质的检测提供了参考。

以Na2S作为金纳米粒子的还原制备与聚集剂制备了金纳米粒子聚集体系。在制备过程中通过紫外可见光谱对制备条件进行了优化。TEM表征显示聚集体系中的金纳米粒子均为球形, 且聚集状态呈现出较好的均匀性。将这一聚集体系作为SERS基底应用于若干氨基酸分子的SERS光谱表征与分析。初步的研究表明Na2S-金纳米粒子聚集体系可有效地应用于生物分子的SERS光谱表征与分析。

本文采用混合密度泛函理论中的B3LYP方法，结合6-31G(df,p)基组，首次系统地分析了组氨酸的四种质子化结构 在空气、四氯化碳、四氢呋喃和水中的几何结构和红外光谱。为进一步探索质子化状态、介质和脊骨对组氨酸红外特征光谱的影 响，我们对不同情况下的计算结果进行了比较，同时与文献中4-甲基咪唑环在水中的实验结果进行对比分析。结果表明，N1C2键的键长和 C2N3键的键长在N1H-His和N3H-His这两种结构优化后的结果刚好相反；介质的相对介电常数越大，计算得到的红外振动频率越低，而振动强度 则越强；脊骨的存在，使得咪唑环上大多数分子键的振动频率向下偏移，上移情况多数出现在阴离子状态。该研究为深入理解组氨酸 在光合反应中心的蛋白质环境中的作用与功能提供理论参考依据。

采用混合密度泛涵理论中的B3LYP方法, 结合4种基组6-31G(d), 6-31G(df, p), 6-31+G(d)和6-311+G(2d, 2p), 系统计算了光合反应中心叶绿素的配位体-组氨酸在空气、 四碌化碳、 四氢呋喃、 水和蛋白质模拟环境中的几何结构、 电离能、 红外光谱及同位素标记谱。 计算及分析结果表明: 组氨酸分子的几何参数在不同计算基组和介质中略有不同, 且C2—N3, N3—C4的键长在空气中最大; 同一介质中, 增大计算基组和采用扩散函数, 均使计算的单点势能和振动频率降低, 电离能增加, 对应光谱强度增高; 而同一计算方法下, 介质的电介常数越高, 分子的单点势能越低, 电离能越小, 对应的振动频率减小强度增加; 另外, 电离能和主要特征峰位及其15N和13C标记谱的计算结果与文献中的实验结果相吻合。 所有计算均显示, 高基组和施加扩散函数的计算结果与实验更接近。 该研究为深入探索叶绿素与组氨酸配位后在光合反应中心的功能与振动光谱特性提供理论参考依据。