过氧化物爆炸物现场检测用新型比率型碳纳米荧光探针的构筑研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21607143
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0602.环境分析化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In recent years, peroxide-based explosives which can be easily prepared and are difficult to detect, have been increasingly used by the terrorists because nitro explosives have been faced with stronger supervision and easier to be found all over the world. Fluorescent detection of explosives is an important tool to safeguard public security. Current fluorescent probes detecting peroxide-based explosives are often disturbed by nitro explosives because of special physical and chemical properties of peroxide-based explosives. Meanwhile, detection sensitivity and naked-eyes visibility will been greatly improved when the change of intensity based on single wavelength will be replaced by ratiometric detection. In this study, it will be the first time to link boron dipyrromethene (Bodipy) with carbon dots by chemical bond. We will study the design principles, preparation methods and ratiometric response mechanism to develop carbon-dot-based ratiometric fluorescent probe for on-site detection of peroxide-based explosives. The benzil and BODIPY will serve as recognition group and fluorophore of novel probe, respectively, so that it will avoid the interference by nitro explosives. Meanwhile, the nanoprobe based on carbon dots has low toxicity, good dispersity and high photostability. In addition, “green off - red on” ratiometric response between carbon dots and BODIPY based on FRET will provide higher sensitivity and visibility. In a word, we will develop novel ratiometric fluorescent nanoprobe to improve the selectivity, sensitivity and visibility of on-site detection of peroxide-based explosives, and to further meet public environmental monitoring.
近年来,世界各国加强了对硝基爆炸物的监管与检测,以致恐怖分子转向易于自制且难于检测的过氧化物爆炸物。爆炸物的荧光检测是维护公共安全的重要手段,由于过氧化物爆炸物理化性质的特殊性,导致现有荧光探针难以抵御硝基爆炸物干扰,且基于单一波长的强度变化,检测灵敏度和裸眼可视度将有较大提升空间。本项目拟首次将氟硼二吡咯甲川(BODIPY)键合于碳点上,研究其设计原理、制备方法与比率型响应机制,获得过氧化物爆炸物现场检测用新型碳纳米探针。该探针以苯偶酰为新型识别基团,BODIPY为光谱响应基团,可避免硝基爆炸物的干扰;同时,基于碳点的纳米探针具有低毒性、高分散性和光稳定性;另外,探针中碳点与BODIPY产生FRET机理的“绿暗-红亮”比率型响应,将具有更高的检测灵敏度和裸眼可视度。总之,本项目拟发展新型比率型碳纳米探针,提升过氧化物爆炸物现场检测的选择性、灵敏度及可视度等,以满足公共环境监测的现实需求。

结项摘要

近年来,恐怖爆炸袭击事件频发,反恐防爆相关方法和技术引起了世界各国的广泛关注。过氧化爆炸物作为新型炸药因其原料易得、合成简单、爆炸威力大的特点,被恐怖分子广泛用于恐怖爆炸袭击活动。然而,过氧化爆炸物既没有紫外吸收也没有荧光发射,且其化学结构同时缺乏硝基和芳香烃基,以致其分析检测面临极大的挑战。目前,基于荧光法的分子探针具有灵敏度高、选择性好、操作简单、携带方便等优点,逐渐发展为爆炸物检测领域的重要方法之一。过氧化爆炸物含有过氧化基团(-O-O-),而过氧化基团不稳定,易光解产生过氧化氢(H2O2),且H2O2也是合成过氧化爆炸物的必要原料。通过对过氧化爆炸物的信号分子H2O2的分析检测有望实现对过氧化爆炸物的有效监测与预警。因此,本研究以对H2O2具有高选择性的苯偶酰为识别基团,以具有光稳定好、摩尔消光系数大等优点的二氟化硼二吡咯甲烷(BODIPY)为荧光团,设计合成了两种新型H2O2荧光探针4-(4-硝基苯偶酰基)-氟硼二吡咯甲烷(p-NBBD)和3-(4-硝基苯偶酰基)-氟硼二吡咯甲烷(m-NBBD),并采用高分辨质谱、核磁共振氢谱、碳谱等分析手段表征了它们的化学结构,进而考察了探针的光谱性质,及其对H2O2的荧光检测性能。新型荧光探针自身荧光很弱,荧光量子产率仅为0.008–0.010;当与H2O2响应之后其荧光大幅增强,荧光量子产率达到0.43–0.56,可基于光诱导电子转移(d-PET)机理发出很强的绿色荧光。探针及其H2O2衍生产物具有很好的光稳定性,连续光照3 h,探针的荧光基本保持不变,它们的H2O2衍生产物的荧光强度仍分别保持在94%及86%以上。同时,探针对H2O2具有较高的选择性,不易受活性小分子、硝基爆炸物及硝基爆炸物的降解产物的干扰。而且,荧光探针对H2O2具有较快的响应速率(30s)和很好的检测灵敏度(0.94ppb),并成功用于H2O2裸眼可视的现场快速检测。此外,新型探针对TATP类的过氧化爆炸物具有很好的传感检测性能,稳定性好,选择性强,对TATP固体粉末检出限在微克级。总之,本研究针对过氧化爆炸物的分析检测设计和制备了新型的荧光探针,发展了对过氧化爆炸物具有很好检测性能的荧光分析方法,为过氧化爆炸物的检测与预警提供了新的检测技术与手段。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Development of turn-on fluorescent probes for the detection of H2O2 vapor with high selectivity and sensitivity
开发用于高选择性和灵敏度检测 H2O2 蒸气的开启荧光探针
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2018.04.140
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Baosheng;Chen Jian Bo;Xiong Ying;Yang Xi;Zhao Chu;e;Sun Jie
  • 通讯作者:
    Sun Jie
过氧化氢检测用新型BODIPY探针的设计合成与性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    含能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李保生;陈建波;孙杰
  • 通讯作者:
    孙杰
A novel turn-off fluorescent probe based on TICT for the detection of NO2 and nitramines with high sensitivity and selectivity
一种基于 TICT 的新型可关闭荧光探针,用于高灵敏度和选择性检测 NO2 和硝胺
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2017.07.145
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Jian Bo;Li Baosheng;Xiong Ying;Sun Jie
  • 通讯作者:
    Sun Jie

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  • 发表时间:
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  • 作者:
    辛嘉英;崔俊儒;陈建波;李树本;夏春谷
  • 通讯作者:
    夏春谷

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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