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超分子化学是一个新兴的科学领域,涵盖化学、生物化学、物理学和材料科学等多个领域,近年来发展迅速。超分子化合物,作为超分子化学研究的主体,由彼此以弱相互作用力结合起来的分子和(或)离子组成。金属超分子螺旋化合物(Helicates,Metallo-Supramolecular Coordination Compounds)和金属-有机框架化合物都是以配位作用和其他非特异性作用结合起来的分子和离子组成,是常见的金属超分子化合物。它们与生物分子的相互作用往往通过超分子作用实现,这也是人们对超分子领域研究的一个重点。 最近,一种新兴的碳纳米材料,碳点(Carbon Dots,C-Dots),由于其独特的荧光性质而备受关注。基于其荧光性能,碳点在生物成像中的应用已经被多个研究组报道。然而,还没有以碳点为荧光探针检测蛋白的报道。 本文通过紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱、荧光光谱、电泳、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了金属超分子螺旋化合物与DNA之间的相互作用,以生物分子为桥连配体构筑金属-有机框架化合物,并利用适体与蛋白之间的分子识别以碳点构建生物传感器。主要结果如下: 1.以甲基对超分子螺旋化合物的不同位置进行修饰,导致其与G-四链DNA之间的手性识别作用发生变化。对于5-位甲基修饰的化合物来说,其P-对映体能够特异性地结合并稳定人类端粒G-四链DNA,而M-对映体对其则有去稳定作用。而3-位甲基修饰的化合物对G-四链DNA没有手性选择性。 2.以核酸碱基为桥连配体,合成了不同形貌的金属-生物分子框架配合物,其形貌与碱基的结构和配位方式密切相关。这些配合物可以反复吸附/脱附有机分子,可以作为吸附剂用来清理废水中的污染物。 3.以碳点为荧光探针,借助蛋白和适体之间的相互作用设计了一个夹心结构的高灵敏度和选择性的荧光传感器。它具有样品分离方法简单,无需复杂的技术和仪器,纳米粒子成本低,合成方法简单,有很好的生物相容性和环境友好性等优点。