利用DNA适配体对稀土元素进行动力学分析与亲和力表征
日期：
2025-01-15
浏览次数:
434
稀土元素（如钪Sc、钇Y和镧系元素Ln）因其独特的物理和化学性质，被誉为“工业维生素”，广泛应用于机械铸件、发光材料、高性能永磁体和医疗设备等高科技领域。然而，由于这些元素之间的化学性质极为相似且常伴生于矿物中，它们的分离过程极具挑战性。此外，随着稀土的开采污染问题逐渐显现。快速、低成本地检测和区分稀土元素对于资源的高效利用与污染监测至关重要。核酸适配体因其独特的金属配位能力、高稳定性和易设计性，在金属离子识别方面具有显著优势。然而，目前的研究多集中于高亲和力配体的开发，对适配体结合和解离动力学的研究相对较少。针对这一科学空白，加拿大滑铁卢大学刘珏文教授（点击查看介绍）团队以Sc3+为目标离子，筛选出一种新的DNA适配体（Sc-1），并探讨了其在稀土检测与分离中的潜力。研究团队通过Capture-SELEX技术，利用Sc3+为靶标，筛选得到DNA适配体 Sc-1。该适配体表现出对稀土离子良好的结合选择性。在硫黄素（Thioflavin T）荧光实验中发现，Sc-1仅对稀土离子显示出荧光变化，且Sc3+的结合速率显著慢于其他稀土离子，约需三分钟达到稳定结合状态，而其他稀土离子结合速率较快。当添加螯合剂EDTA后，各稀土离子的解离情况差异显著：1）第一类（即刻解离）。La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+的荧光能迅速恢复至原始水平。2）第二类（缓慢解离）。Tb3+、Dy3+、La3+、Ho3+、Er3+、Yb3+、Lu3+、Y3+的荧光缓慢恢复。3）第三类（几乎不解离）。Sc3+在EDTA存在下荧光几乎没有恢复。这一实验结果表明，虽然Sc3+和EDTA的结合常数远高于Sc3+和适配体的结合，但Sc-1与Sc3+的复合物具有显著的动力学能垒，导致EDTA难以竞争结合。为了进一步分析Sc-1对稀土离子的真实结合能力，该团队采用荧光链置换法（Fluorescence strand-displacement assay）进行进一步研究。实验显示，Sc-1对重稀土的结合能力明显优于轻稀土。在10 mM浓度下，Gd3+前的镧系轻金属（如La3+）几乎没有荧光上升，而Gd3+后的重稀土离子（如Tb3+、Lu3+）荧光变化显著，且随着离子原子量的增加，荧光上升幅度更大。通过进一步校准，研究测定了适配体Sc-1对多种稀土离子的真实Kd值：Sc3+: 1.0 nM、Y³⁺: 0.6 nM、La3+: 258.5 nM、Nd3+: 41.2 nM、Tb3+: 3.3 nM、Lu3+: 0.6 nM。这些结果表明，Sc-1能够根据稀土金属的离子尺寸和亲和力区分不同的镧系金属，为稀土资源分类利用提供了重要的技术支持。
Hot News
/
相关推荐
2026
-
10
-
22
点击次数:
2
来源：X-MOL本文提出了一种环境无害的无铅双钙钛矿光电探测器，其构型为 FTO/PCBM/La2NiMnO6/CuI/碳。拟议设计配置已通过 SCAPS-1D 进行数值分析，通过优化吸收层厚度、受体掺杂、缺陷密度和界面质量，开发出高性能光电探测器。LNMO（鑭镍锰氧化物）作为吸收剂，在可见光近红外区域具有超过 100,000 cm-1 的高吸收系数，并且与 PCBM（苯基 C6...
2026
-
10
-
21
点击次数:
16
来源：X-MOL三氧化钨（WO3）是一种众所周知的光致变色材料，在光照下会发生可逆的颜色变化，使其在智能窗、光存储和传感设备等领域具有广阔的应用前景。本研究通过调控水热反应温度和盐酸浓度，成功合成了一种形貌均匀且可控的WO3神经网络状结构。此外，本研究系统地考察了所制备WO3颗粒的光致变色响应时间，并筛选出响应速度最快的最佳样品。为了显著提升光致变色性能，本研究引入了稀土元素铒（Er）作为掺杂剂。...
2026
-
10
-
21
点击次数:
15
来源：X-MOL为了寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而备受关注，这些特性能够显著提高光吸收和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了铒掺杂的二维超薄BiOCl纳米片。铒掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，而且进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。铒掺杂与预先可见光照射诱导的光催化记忆效应的协同作用，极大地调控了BiOCl纳米片的内部电子态。实验和密...
2026
-
10
-
20
点击次数:
35
来源：X-MOL追求甲醇氧化羴基化为二甲基碳酸酯（DMC）高效催化剂的努力受限于在传统单基点/混合位点同时激活 CO 和甲醇的动力学挑战。本研究通过对双金属锌/铒-ZIF 进行热解，演示 0 了 Co–CoO x 界面工程策略，以构建 Co@NC 催化剂。系统调节锌/辅导比和热解温度控制纳米颗粒尺寸和氧化态，产生最佳催化剂 Co@NC-4，表现出高 DMC 时空产率（5.9 g DMC g cat...