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基于时间分辨的荧光分析系统设计

基于时间分辨的荧光分析系统设计

作者：欧阳瑞玲长江大学

学位级别：硕士

时间分辨荧光分析技术是目前非常灵敏和准确的一种微量分析技术,该技术作为一种非同位素免疫分析技术,近年来适用范围日趋广泛。通过将特殊的荧光标记物与样品中的待测物结合,然后利用荧光寿命来区分荧光信号和其他杂质。护肤品中若被... 详细信息

时间分辨荧光分析技术是目前非常灵敏和准确的一种微量分析技术,该技术作为一种非同位素免疫分析技术,近年来适用范围日趋广泛。通过将特殊的荧光标记物与样品中的待测物结合,然后利用荧光寿命来区分荧光信号和其他杂质。护肤品中若被违规添加一些激素,通过间断或者长时间的使用,会对人体造成不良影响,轻则泛红发痒,重则可能导致代谢紊乱甚至癌症。为了防止含激素的护肤品危险情况愈演愈烈,研制时间分辨的荧光分析系统来检测护肤品中的激素是十分必要的,而当前成熟的时间分辨荧光分析检测设备有多种,但大多数还是依托于实验室检测的大型设备,且设备的成本价格昂贵。基于此,课题采用一种将时间分辨荧光信号检测技术和下位机控制技术结合的办法,研制出了时间分辨荧光分析系统并实现对护肤品中糖皮质激素浓度的检测。本文首先根据荧光的特点和时间分辨荧光分析技术的原理,完成时间分辨荧光分析系统总体方案的设计。在考虑系统功能的基础上,结合市场需要,由此确定了时间分辨荧光分析系统的优势、指标参数和工作流程。在电控硬件设计方面,硬件电路以STM32F407ZGT6为控制核心,设计了主控电路。以模块化的方式,设计了光源驱动模块、直线滑台模块、荧光信号采集模块、存储模块、串口通信模块和电源模块。为了满足不同场景下的使用需要,设计了两种操作简便的人机交互界面:一种是电容式可触摸屏,另一种是基于Python语言开发的上位机操作软件。在软件程序设计方面,在下位机控制系统上采用相关滤波算法完成荧光信号的去噪;在PC端软件上采用经验模态分解算法对荧光信号进行去噪,效果较好。针对时间分辨荧光信号的双峰特征,采取基线矫正、峰值检测算法,实现荧光信号特征值的计算。完成特征值计算后,通过线性拟合方法,得到浓度转换方程。在完成软硬件设计和联合调试后,搭建了时间分辨荧光分析系统实验平台。首先对原始荧光信号进行相关数字滤波,结合经验模态分解去噪算法,完成信号去噪。其次采用面积法计算出特征值,将特征值和实验样品浓度进行线性拟合,得到糖皮质激素的浓度检测方程式,记录到系统中备份。最后通过配置不同质量浓度的糖皮质激素样本,测试了系统的重复性和准确性。本文研制的时间分辨荧光分析系统有着低成本、操作简单等优点,在护肤品中激素检测方面起到重要作用,对保障消费者健康的安全性具有重要意义。对时间分辨荧光分析系统进行了测试,测试结果表示系统检测精确度高、重复性误差小于4%,对中、高浓度的样本检测结果较好。本系统稳定性好,满足系统设计的需求。

关键词：激素检测荧光分析时间分辨下位机控制系统

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荧光分析技术在作物响应镉胁迫研究中的应用

光谱学与光谱分析 2020年第10期40卷 3118-3122页

作者：燕辉李心平徐竹林国森河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471000

为了揭示荧光分析技术在作物响应镉胁迫研究中的应用,以大豆幼苗为材料,对镉胁迫条件下叶片镉离子含量、叶绿素荧光参数、及荧光光响应曲线的变化进行了分析,并进一步探讨了叶绿素荧光参数与叶片镉离子含量的关系。结果表明:在试验过程... 详细信息

为了揭示荧光分析技术在作物响应镉胁迫研究中的应用,以大豆幼苗为材料,对镉胁迫条件下叶片镉离子含量、叶绿素荧光参数、及荧光光响应曲线的变化进行了分析,并进一步探讨了叶绿素荧光参数与叶片镉离子含量的关系。结果表明:在试验过程中,伴随着镉胁迫时间的延长,叶片镉离子含量呈现出逐步升高的趋势,并在镉胁迫9 d后达到最大值。镉胁迫1 d后,大豆幼苗PSⅡ反应中心能够通过升高NPQ、降低ФPSⅡ与ETR来耗散过量激发能,避免能量过激发对它的生理伤害,进而维持F v/F m的稳定。这表明此时的镉胁迫对大豆造成了动态光抑制。镉胁迫6 d后,虽然NPQ继续升高,但光保护机制已不足以避免能量过激发造成的生理伤害,大豆幼苗F v/F m呈现出降低趋势。这表明此时大豆幼苗受到了慢光抑制的影响。进一步对叶绿素荧光参数与叶片镉离子含量进行相关及回归分析发现:F v/F m与镉离子含量呈非线性相关(R 2=0.842,p荧光的光响应曲线变化进行分析发现,胁迫叶片ФPSⅡ与NPQ光响应曲线呈现出与未胁迫叶片相似的变化趋势;但在一定光强条件下,胁迫叶片ФPSⅡ较未胁迫叶片降低,而NPQ较未胁迫叶片升高。这表明镉胁迫导致叶片光化学活性降低,激发能更多地以热的形式耗散。以上研究证实,荧光分析技术能够为深入研究作物响应镉胁迫的生理机制提供指导。

关键词：作物镉胁迫荧光分析荧光参数荧光曲线

聚乙烯亚胺保护的银纳米簇的合成及其荧光分析应用研究

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聚乙烯亚胺保护的银纳米簇的合成及其荧光分析应用研究

作者：申宇茫延安大学

学位级别：硕士

银纳米簇(Ag NCs)是一种新型的纳米材料,它不仅具有稳定的光学性质和易于合成等优势,还具有生物相容性好和细胞毒性低等优良特性。目前合成Ag NCs的方法主要有辐射法、相转移法、光致还原法、化学还原法、超声法以及电化学法等。常用的... 详细信息

银纳米簇(Ag NCs)是一种新型的纳米材料,它不仅具有稳定的光学性质和易于合成等优势,还具有生物相容性好和细胞毒性低等优良特性。目前合成Ag NCs的方法主要有辐射法、相转移法、光致还原法、化学还原法、超声法以及电化学法等。常用的稳定剂模板也有很多,包括含硫基的小分子、聚合物、蛋白质大分子、DNA等。其中聚合物含有丰富的羧基基团,其相对分子质量大,结构中多为支链和空腔,起到阻隔Ag NCs与外界环境或自身的相互作用,合成的Ag NCs具有非常好的稳定性。本论文以聚乙烯亚胺(PEI)为模板,利用化学还原法合成性质稳定且荧光性能优异的Ag NCs,用于药物和重金属离子的检测及pH传感。主要工作如下:1.银纳米簇的合成及法莫替丁的检测应用以PEI为模板、甲醛为还原剂,利用化学还原法制备得到具有尺寸小、稳定性较好的Ag NCs,并用透射电镜(TEM)、荧光光谱和紫外-可见光谱对合成的水溶性银纳米簇进行了表征,结果表明合成的银纳米簇尺寸约为2.5 nm,且分散均匀、无成团现象。以该Ag NCs作为荧光探针建立了一种检测法莫替丁(FMT)的新方法。该方法具有灵敏度高、选择性好、成本低、操作简单等优点,可用于片剂FMT的含量测定,在类似样品分析中具有潜在的应用价值。2.银纳米簇的合成及pH传感应用以PEI为模板,抗坏血酸(AA)为还原剂合成了Ag NCs,研究发现该Ag NCs对环境的pH很敏感,荧光强度会随着体系酸度的改变而变化,基于此建立了基于Ag NCs的pH传感新方法。实验考察了Ag NCs在不同类型、酸度的缓冲溶液中的荧光响应特性,结果表明其在各种缓冲溶液中都有良好的pH响应,在pH 2.40～9.40的BR缓冲溶液中,线性方程和相关系数分别为F=-532.81 pH+6048.1和R=0.991。实验同时探究了反应时间和温度对pH传感的影响,结果表明,在室温下随着时间的延长,当反应时间到达30 min后,体系的荧光强度基本保持不变,故加入Ag NCs后30 min进行测定。将该法用于几种饮料pH的测定,结果与酸度计检测结果没有显著性差异,表明该pH荧光传感器可用于实际样品酸度的检测。3.银纳米簇的六价铬离子检测应用以PEI为模板,AA为还原剂,采用化学还原法在室温下一步合成了水溶性的银纳米簇。以Ag NCs为荧光探针,基于铬离子Cr(Ⅵ)与对Ag NCs的荧光猝灭作用,构建了定量测定Cr(Ⅵ)的荧光分析方法,考察了反应条件,对反应机理进行了初步探讨,在优化的实验条件下,Ag NCs的猝灭程度与Cr(Ⅵ)浓度8.30×10～4.17×10 mol·L范围内呈分段线性关系,最低检出限为0.22×10 mol·L。4.银纳米簇的钴离子检测应用以PEI为模板,AA为还原剂,一步法合成发绿色荧光的Ag NCs,并基于其发光特性应用于钴离子(Co)的检测。研究表明,在pH=6.40的KHPO-Na OH缓冲介质中,Co可使Ag NCs的荧光减弱,其原因可能是由于Ag NCs到Co的电子转移形成了含有Co-N键的配合物导致Ag NCs荧光发生猝灭。考察了反应条件,在优化的实验条件下,Ag NCs的猝灭程度与Co浓度8.30×10～4.17×10mol·L范围内呈分段线性关系,检出限为0.41×10 mol·L。

关键词：银纳米簇荧光分析法莫替丁铬离子钴离子 pH传感

一种简便的原位测定红树叶片表面菲的荧光分析方法

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分析化学 2015年第6期43卷 914-918页

作者：李锐龙朱亚先张勇厦门大学环境科学研究中心近海海洋环境科学国家重点实验室厦门大学化学化工学院

采用自行设计的多用途荧光比色皿,建立了一种秋茄（Kandelia obovata,Ko）,桐花树（Aegiceras corniculatum,Ac）和白骨壤（Avicennia marina,Am）叶片表面菲（Phenanthrene,Phen）简便的原位测定方法,本方法测定Ko,Ac和Am表面Phen的线性范围分别为6.5;200 ng/spot,18.5;00 ng/spot和3.2;00 ng/spot,检出限分别为0.6,0.7和1.3 ng/spot,加标回收率分别为92.4%;01.0%、94.8%;08.2%和93.8%;03.6%,相对标准偏差小于6.5%。本方法的检出限和相对标准偏差均优于固体表面光纤荧光法（Solid surface optical fiber fluorimetry,SSF）,线性范围与SSF法处于同一数量级。本方法与SSF法测得的红树叶片表面Phen的浓度并无显著差异（p>0.05）,但本方法极大地简化了操作,提高了重现性。

关键词：菲红树叶原位荧光分析

基于小分子介导DNA信号放大的荧光分析方法研究

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基于小分子介导DNA信号放大的荧光分析方法研究

作者：岳禧泉上海大学

学位级别：硕士

信号放大是实现灵敏分析的有效途径,DNA因为具有独特的碱基互补配对特性以及可化学合成的简便性已成为信号放大的良好材料。DNA信号放大已被广泛应用于生物分子的灵敏分析检测。本论文从小分子介导DNA信号放大角度出发,通过酰胺键的形... 详细信息

信号放大是实现灵敏分析的有效途径,DNA因为具有独特的碱基互补配对特性以及可化学合成的简便性已成为信号放大的良好材料。DNA信号放大已被广泛应用于生物分子的灵敏分析检测。本论文从小分子介导DNA信号放大角度出发,通过酰胺键的形成、点击化学以及腙化学实现了小分子介导的DNA杂交链反应(HCR)与DNA行走(DNA Walker),构建了两种新型的荧光分析方法,分别用于葡萄糖苷酶及其抑制剂的分析和脂多糖(LPS)及糠醛的检测。主要研究内容如下:1.酶底物介导的DNA杂交链反应原位检测α-葡萄糖苷酶活性及抑制剂筛选新方法论文本部分提出了一种基于小分子介导DNA杂交链反应(HCR)的α-葡萄糖苷酶(α-Glu)及其抑制剂的原位分析新方法。作为一种重要的消化酶,α-Glu可以催化底物对氨基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷(pAPG)水解为对氨基苯(pAP)和α-D-吡喃葡萄糖苷。我们将pAPG共价连接至磁纳米球(AMNS)上,其含有顺式二醇基团可以与硼酸标记的起始链形成磷酸二酯键,导致起始链被固定于AMNS,进而驱动AMNS周围HCR的发生。然而,催化反应产物pAP不具备捕获硼酸标记的起始链的能力,不能触发HCR。因此,α-Glu活性与AMNS周围HCR反应程度的有关。在0.4 U/mL-1.7 U/mL浓度范围内,荧光强度与酶的活性呈现线性相关,最低检出限为0.023 U/mL。同时,所建立的方法也可用于没食子酸、槲皮素等酶抑制剂的筛选分析。另外,该方法还可以应用于细胞膜表面α-Glu的原位检测及细胞水平上抑制剂的筛选。2.基于裂开式行走链介导DNA Walker的构建及其在双靶标分析中的应用本部分提出并构建了基于裂开式行走链介导与叠氮-炔环加成反应以及腙化学的结合联用的DNA Walker,并将其应用于分析脂多糖(LPS)和糠醛。该方法是通过两个反应体系完成的。在第一反应体系中,磁珠(MB)因其表面带有链霉亲和素可以与末端修饰生物素的脂多糖适体链结合,而识别链DNA通过碱基互补配对与适体链结合。在第二反应体系中,MB通过链霉亲和素-生物素高亲和力分别结合两种末端分别修饰肼以及二苯并环辛炔的长链DNA,及两种与识别链互补的末端修饰不同荧光基团的短链DNA。在第一反应体系中加入含有不同浓度的脂多糖和糠醛,脂多糖与适体链竞争性结合,导致修饰有叠氮基团的识别链的游离。将其移入第二反应体系中,同时加入可以与糠醛竞争反应的醛基修饰的识别链,两种识别链分别通过点击化学和腙化学与长链DNA结合,从而与短链DNA形成碱基的互补配对。在切割酶存在的情况下,短链末端被不断的切割,DNA Walker不断地进行,致使溶液中荧光信号被不断放大。在单靶标检测DNA Walker体系中,在1044 ng/mL到10 ng/mL浓度范围内,脂多糖与荧光信号强度呈现线性相关,其最低检测限为91 fM,该体系展示了高灵敏性,并可应用于脂多糖的实际样品分析。而在在双靶标检测DNA Walker体系则可对对脂多糖与糠醛进行定量分析,其中脂多糖的线性检测范围为1022 ng/mL-10ng/mL,糠醛的线性检测范围为1μM-50 mM。该方法实现了脂多糖与糠醛的检测,有重要的应用前景。

关键词：小分子介导化学反应 DNA杂交链反应荧光分析 DNA Walker 腙化学点击化学

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后处理工艺料液中亚硝酸的荧光分析方法

原子能科学技术 2010年第9期44卷 1054-1059页

作者：苏玉兰金花应浙聪付建丽吴继宗中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

建立了硝酸介质中测定亚硝酸的荧光分析方法。该方法以5-氨基荧光素作荧光增强剂,在酸性条件下,5-氨基荧光素与亚硝酸发生重氮化反应,其产物在碱性条件下具有很强的荧光,利用荧光光度计测定其荧光强度从而得到亚硝酸的含量。实验表明,... 详细信息

建立了硝酸介质中测定亚硝酸的荧光分析方法。该方法以5-氨基荧光素作荧光增强剂,在酸性条件下,5-氨基荧光素与亚硝酸发生重氮化反应,其产物在碱性条件下具有很强的荧光,利用荧光光度计测定其荧光强度从而得到亚硝酸的含量。实验表明,样品测量的精密度为7%,回收率为89%～104%,样品的检测限为7×10-5mol/L,测量的不确定度为13%。该方法灵敏度高、操作简便、抗干扰强,以硝酸为介质,可直接用于后处理工艺中亚硝酸的测定。

关键词：亚硝酸荧光分析后处理工艺

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基于不同光谱技术的原油样品的荧光分析

光谱学与光谱分析 2006年第4期26卷 728-732页

作者：王春艳王新顺王延华高居伟郑荣儿中国海洋大学光学光电子省重点实验室山东青岛266071

应用同步扫描、三维发射以及目前石油荧光仪所采用的二维发射荧光分析技术对胜利油田15个井区25种原油样品在10^-4g·L^-1～10g·L^-1浓度范围内进行了光谱采集，对比分析了不同光谱技术所获取的光谱信息与浓度之间的相应关系。结果表... 详细信息

应用同步扫描、三维发射以及目前石油荧光仪所采用的二维发射荧光分析技术对胜利油田15个井区25种原油样品在10^-4g·L^-1～10g·L^-1浓度范围内进行了光谱采集，对比分析了不同光谱技术所获取的光谱信息与浓度之间的相应关系。结果表明，对于原油这种多组分样品，二维发射光谱难以满足分析要求；三维光谱信息丰富但数据采集与提取困难。同步扫描光谱具有简单快捷、光谱特征丰富明显、干扰小等特点，选择出为40nm获得的原油同步扫描光谱可反映三维光谱的主要信息。与二维发射光谱和三维光谱相比，同步荧光法在原油样品分析中显现出较大优势和发展空间，可望发展成为石油录井中对岩屑岩芯样品含油量的定量分析的新方法。

关键词：荧光分析石油录井同步扫描荧光技术三维荧光技术原油

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浅谈生铁球拍样直接荧光分析影响因素

冶金标准化与质量 2022年第6期60卷 30-32页

作者：高荔青福建泉州闽光钢铁有限公司福建泉州352411

文章阐述了高炉铁水从铁水罐中取样制样到分析的具体流程,并针对该流程中我司现有可考虑的影响因素进行分析甄别,对可控影响因素进行控制,降低铁水成分分析时间,获得可靠有效的铁水成分分析方法。

关键词：生铁荧光分析影响因素

木兰花碱的荧光性质及其在中药分析中的应用研究

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分析化学 2019年第6期47卷 950-956页

作者：曹津津孙启瑞李文红宋冉冉曹倩玉王可魏永巨河北师范大学生命科学学院河北师范大学化学与材料科学学院河北工业职业技术学院环境与化学工程系石家庄市疾病预防控制中心

研究了木兰花碱（Magnoflorine,MAG）的荧光光谱和吸收光谱特征,考察了pH值等环境因素对荧光和吸光的影响,探讨了光谱性质与分子结构的关系。木兰花碱水溶液的三维荧光图谱中呈现3个荧光峰,激发波长λ;为230、275和315 nm,发射波长λ;均... 详细信息

研究了木兰花碱（Magnoflorine,MAG）的荧光光谱和吸收光谱特征,考察了pH值等环境因素对荧光和吸光的影响,探讨了光谱性质与分子结构的关系。木兰花碱水溶液的三维荧光图谱中呈现3个荧光峰,激发波长λ;为230、275和315 nm,发射波长λ;均为420 nm。随溶液pH值升高,激发光谱中的荧光峰红移并出现等荧光点,吸收光谱中的吸收峰红移并形成等色点,表明木兰花碱分子中的1个羟基发生了质子电离,用pH值-吸光法测得电离常数pK;=4.77。以L-色氨酸为参比,测得木兰花碱水溶液的荧光量子产率Y=0.19。青风藤等多种中药材的三维荧光图谱中呈现木兰花碱的特征荧光峰,λ;/λ;=315 nm/420 nm处的荧光峰不受共存组分的影响,且荧光强度稳定,据此建立了中药青风藤中木兰花碱的荧光分析新方法。在0.04～1.25μg/mL范围内,体系荧光强度I;与木兰花碱浓度c呈线性关系,回归方程为:I;=6146.8c+24.4（R=0.999,n=11）,检出限0.52 ng/mL。采用本方法测得青风藤对照药材中MAG的含量为0.63%,加标回收率为101.2%～102.7%。LC-MS/MS法测定结果为0.61%,与荧光法基本一致。本方法简便快速,结果可靠,有良好的实际应用价值。

关键词：木兰花碱青风藤中药三维荧光荧光分析