在制革、 冶金、 电镀、 采矿等行业发展过程中, 含有重金属离子的废水进入河道和农田, 重金属污染越来越受到人们的重视, 治理和回收重金属也成为一个亟待解决的难题。 其中重金属离子Hg2+被认为是最毒的重金属。 为了有效处理含重金属离子Hg2+的废水, 将胸腺嘧啶(Thymine)修饰到第五代聚酰胺-胺树状大分子(G5NH2)表面, 得到G5-T, 之后将G5-T与聚乳酸羟基乙酸(PLGA)混合并用静电纺丝方法得到PLGA/G5-T混纺纤维, 并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电镜(SEM)等手段对PLGA/G5-T混纺纤维进行了表征, 并以电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES为检测手段, 研究PLGA/G5-T对Hg2+的吸附效果。 FTIR结果表明, PLGA/G5-T纤维中3 320 cm-1处的氨基吸收峰比PLGA/G5上的弱, 在1 660 cm-1处的酰胺基吸收峰比PLGA/G5强, 说明G5NH2与胸腺嘧啶-1-乙酸成功反应。 SEM结果表明, 添加了G5-T混纺而得的PLGA/G5-T平均直径为(751±72) nm, 纤维形貌均一, 表面光滑无粘连, 说明G5-T的加入没有破坏纤维的完整性。 ICP-OES研究发现, PLGA/G5-T纤维膜对Hg2+的脱除效率明显高于PLGA/G5纤维膜, 胸腺嘧啶显著增强了PLGA/G5-T纤维膜对Hg2+的脱除效率； 对多种金属离子的吸附实验结果显示, PLGA/G5-T纤维膜对Cu2+, Cd2+和Co2+有微弱的吸附效果, 但其对Hg2+吸附效果显著, PLGA/G5-T纤维膜对水溶液中的Hg2+有选择性吸收功能。 研究为开发新型Hg2+吸附剂提供了一种新方法。

根据目标物诱导核酸分子构象发生变化, 导致体系共振光散射强度增大的原理建立了检测Hg2+的新方法。 当溶液中有Hg2+ 存在时, 基于 “T-Hg2+-T” 特异性结合作用, 促使Hg2+特异核酸探针的构象发生变化, 由单链状态变为刚性双链结构, 使体系共振光散射强度增大。 在波长566 nm处, 当汞离子浓度在7.2×10-9～9×10-8mol·L-1范围内时, 体系的共振光散射增强程度ΔI与汞离子的浓度(c)具有良好的线性关系。 其线性方程为ΔI=5.12c+3.55(r=0.999 5)。 将该方法用于环境水样中汞离子的测定, 相对标准偏差(RSD)小于1.9%; 样品加标回收率为99.4％～104.3％。 该方法以Hg2+的高度特异性核酸探针作为识别元件, 通过控制Hg2+浓度的变化调节共振光散射强度的变化, 将Hg2+的检测转化为对DNA分子构象变化的检测, 该转化有利于增强体系共振光散射强度, 提高方法灵敏度, 该共振光散射检测方法能检测到浓度为2.16×10-9mol·L-1的Hg2+。 同时, 由于“T-T” 错配碱基对对Hg2+的特异结合能力, 显著提高了该分析方法对Hg2+的选择性。 另外, 该方法操作简便、 不需标记。

利用太赫兹时域光谱技术获得了DNA碱基分子胞嘧啶和胸腺嘧啶在0.1―3.5 THz的特征吸收谱, 发现胞嘧啶在2.53 THz的特征吸收细节信息。 采用考虑了周期性边界条件的赝势平面波密度泛函方法对胞嘧啶分子晶体进行了结构优化和晶格动力学计算, 模拟重现其太赫兹特征吸收光谱, 并成功辨识了胞嘧啶在0.1―3.5 THz的所有特征吸收峰。 研究结果表明, 这些重要的生物分子在太赫兹频段表现出鲜明的光谱特性, 胞嘧啶分子3.5 THz以下的吸收特性均来源于由分子间氢键支配的外振动模式。

采用量子化学B3LYP(含电子相关效应的杂化密度泛函)方法和HF(Hartree-Fock, 哈特利-福克)方法, 在6-31+G**(C, H, N, O)/LANL2DZ(Ag)水平上, 对TH(Thymine, 胸腺嘧啶)分子进行了几何结构优化, 计算了TH分子的NRS(normal Raman scattering, 常规拉曼散射)光谱和TH与Ag原子以及Ag2团簇吸附的SERS(surface-enhanced Raman scattering, 表面增强拉曼散射)光谱, 并将两种理论方法计算的结果和实验值进行比较。 结果表明: 对于NRS光谱, 采用DFT方法的计算结果比HF方法的计算结果更符合已有实验值； 而对于SERS光谱, 采用HF方法的计算结果更好。 最后, 通过GaussView可视化软件, 对TH分子的振动频率进行了更为全面地归属。

利用表面增强拉曼光谱对胸腺嘧啶在银胶和银岛膜上的吸附状态进行了对比研究。光谱分析表明, 胸腺嘧啶吸附在银胶和银岛膜表面后其分子结构发生了互变异构, 由原来的酮式结构变成了烯醇式结构。在银胶和银岛膜表面胸腺嘧啶主要以N(3) 去质子化异构体的形式存在。胸腺嘧啶通过O(7) 和N(3) 倾斜地吸附在银胶颗粒表面, 通过O(8) 和N(3) 倾斜地吸附在银岛膜表面。

利用激光刻蚀法制备了具有“化学纯净” 表面的银岛膜， 该岛膜有很好的表面增强特性。 利用表面增强拉曼光谱和表面增强红外光谱对胸腺嘧啶分子在银岛膜表面的吸附状态进行了对比研究。 表面增强拉曼光谱中CN和C—O伸缩振动模式的出现表明胸腺嘧啶分子由原来的酮式结构变成了烯醇式结构; C(4)O伸缩振动谱带明显增强和N(3)的去质子化异构体特征峰的存在证明胸腺嘧啶分子是通过O(8)和N(3) 的共同作用倾斜地吸附在银岛膜表面。 对10－5 mol·L-1胸腺嘧啶在银岛膜表面上的红外光谱利用欧米采样器进行了反射法测量， 发现其红外吸收增强了200倍。 红外信号分析的结果支持了胸腺嘧啶分子通过O(8)与银表面发生相互作用的论断， 同时也可得出胸腺嘧啶倾斜地吸附在银岛膜表面的结论。

尝试使用高分子材料作为银溶胶的稳定剂， 以吡啶作为内标化合物研究胸腺嘧啶浓度与其SERS信号强度的关系。 在胸腺嘧啶的浓度为2×10－4～1×10－3 mol·L-1的范围内， 谱峰强度之比与胸腺嘧啶的浓度之间呈现良好的线性关系， 线性回归方程为y=3.143x+0.348　7,　线性相关系数R2=0.975　4。

采用密度函数理论的B3LYP交换关联能泛函在6-311+G(2df,2p)基组水平上,优化计算了Ca⁺,Mg⁺与RNA碱基嘧啶各同分异构体形成稳定复合物的结构,发现其中C 1M, T 1M和U 1M(M=Ca⁺和Mg⁺)为最稳定复合物,并对这些复合物红外振动进行了计算。 计算结果显示碱基嘧啶单体主要存在的两个红外特征振动,是由环振动和环外氧原子及与其成键的环上碳原子之间产生伸缩振动引起的。当形成复合物时,由于离子的参与,使单体碱基分子的振动情况发生了改变,主要表现在离子倾向于与环外负电子原子n和Ｏ原子成键,使与离子直接作用环外原子参与的特征振动频率减小,谱线红移;不与离子直接作用环外原子引起的特征振动频率增大,谱线蓝移。