近红外吸收功能菁染料的研究进展
孙成才,霍冀川,雷永林,吴瑞荣
(西南科技大学材料科学与工程学院,绵阳621010)
摘要 主要综述了在近红外吸收功能菁染料的合成过程中所使用的缩合剂及其特点、典型合成反应,并且综合分析了菁染料最大吸收波长、稳定性与其结构的关系,简述了近红外吸收功能菁染料的应用途径,从中归纳出了近红外吸收功能菁染料的发展方向。
关键词 功能菁染料 近红外吸收 合成
The Advance of Stu dy on the Near-infrared Absorbing C yanine Dyes
SUN Cheng cai,HUO Jichuan,LEI Yong li,WU Ruirong
(Colleg e of M a terial Science and Eng ineering Sichuan,Southwe st U niv ersity of Science and T echnolog y,M ianyang621010)
A bstract I n this pape r,co nsendatio n reagent and its trait used in sy nthesis of cyanine dy es and ty pical r eac-
tion of sy nthesis of cy anine dyes a re summarized.T he relation between the structure o f the dy es and the stability o r ab-so rbing peak,and their fields of applications a re analyzed.T he prog ress directio n a re summed up.
Key words cy anine dyes,near-inf rared abso rbed,sy nthesis
0 引言
近红外光是指波长在0.78～2.52μm之间的电磁波,即紫外-可见和中红外分析的中间波段。由于吸收近红外光的物质少,所以近红外光在传播过程中受到的干扰很小、对物质的透明性好,是一个新兴的、具有独特功能的光学领域。近红外技术则用于研究近红外光与物质相互作用关系,在军事侦察、红外伪装、物质分析、医疗检测、感光、光聚合、非线性光学材料等多个领域发挥着重要作用。具有近红外吸收功能的物质正不断被发现,例如:菁染料、酞菁染料、金属络合物染料、醌型染料、偶氮染料、游离基型染料、芳甲烷型染料等。
菁染料是指发色团共轭体系两端建立在N-N原子间的脒离子插烯物,而且两个氮原子及部分多甲川链为杂环核的组成部分。由于共轭链的结构特点,菁染料分子可修饰性强、吸光系数高、吸收波长可调范围大,是最令人感兴趣的一类,并且已有很多应用的实例。近红外吸收型功能菁染料近几年发展很快,在合成方法、性能改进以及应用等方面都有很大的进步。
1 近红外吸收功能菁染料的合成
1.1 典型缩合剂
近红外吸收功能菁染料的合成主要是由杂环化合物的α甲基与两端连有两个活性基团的缩合剂反应生成,其中缩合剂的选择非常重要。近年来人们使用最多的两种缩合剂[1～11]的结构如图1中a,b所示,它们的共同特点是制备过程简单,而且由1a合成的染料在光稳定性等方面性能较好,应用广泛,图1b则是在近期文献中唯一用于合成多甲川链非取代近红外吸收菁染料的缩合剂,因此受到研究者们的更多关注。除此之外,还有缩合剂图1c[12]、图1d[13]、图1e[14,15]等,其中图1c中的两个活性基团的反应条件不同,通过它可以容易得到不对称菁染料,而图1d 是由最常见的小分子物质经过多步常规反应制得的。虽然操作繁琐,但是沿着这条思路可以实现多甲川链的多基团取代,加大染料分子的可修饰度,有望得到综合性能更优良的功能染料
。
图1 缩合剂的结构
Fig.1 The structure of the consendation reagent
1.2 合成反应
典型的近红外吸收功能菁染料是经缩合剂,由一步反应直接得到的(如图2中a,b所示[2]),操作简单,容易实现,产率也较高。不对称菁的合成则是通过两步反应实现的(如图2中c、d所示[3,12]),因此,与合成对称菁相比,操作相对复杂,产率低,但是,不对称菁功能染料往往表现出更加优异的性能,是目前研究的新方向。值得注意的是图2d中所使用的缩合剂与图2a相同,S.S.Ramos等[3]指出,通过严格控制反应条件可以使反应分步进行,从而可以实现不对称菁的合成。
图2 菁染料的合成反应
Fig.2 Synthesis reaction of cyanine dyes 另外,有一些红外吸收功能菁染料是通过改变其他染料的
某个基团而得到的,它类似于染料的改性,主要是为了增强染料
某方面的使用性能。例如,图2e[1]中引入供电基团,增加了功
能染料稳定性,图2f[16]中引入的冠醚结构,可以与金属离子钙
作用,从而实现对痕量钙的测量,而图2g[17～19]中改变的则是其
阴离子,这就使功能染料受红外光激发产生的电子容易转移给
自由基引发剂(阴离子),成为高效的红外光引发剂。
2 近红外吸收功能菁染料的结构与其最大吸
收波长、稳定性的关系
菁染料是含有链共轭结构的分子,它对可见、近红外光的吸
收源自于电子跃迁,因此,凡是能降低跃迁能差的结构都有利于
分子吸收波长的红移,反之,则发生紫移。Ping Chen等[20]证
实:菁染料的褪色主要是由光氧化引起的,它有电子转移和能量
转移两种机制,为一阶动力学关系。
能量转移机制:
Dye+hν3Dy e*(1)
3Dy e*+O2Dy e+1O2*(1Δg)(2)
1O
2*+Dy e Dy e-O
2
(Fading)(3)
电子转移机制:
Dye+hνDy e*(4) Dye*+O2Dye++O2-(5)
O2-+Dy e Fading(6)因此,凡是能延缓这个过程的结构变化都将增加菁染料的稳定性。人们目前尝试的手段主要有以下几种。
2.1 增加链的长度
链长度的增加能显著增加菁染料的最大吸收波长,且与分子轨道理论的计算结果相符。Reda M ahmoud Abd El-A al[13]给出了一个粗略计算跃迁能的公式:
ΔE theo=h2/8mL2(N+1)
其中:h为普朗克常量,m为电子质量,L为链长度,N为双键个数。从公式中可以看出,随着链的增加,虽然L与N都增加,但L为二阶,故ΔE theo减小,相应的吸收波长增大。因此绝大多数的五甲川功能菁染料最大吸收波长都小于700nm。真正能在近红外领域发挥作用的很少。然而,随着多甲川链的增加,功能菁染料的稳定性迅速下降,主要是由于链的增长使链更加柔顺,易于遭受1O2和O-2的进攻。因此,超过七甲川的功能菁染料的报道几乎没有。目前人们使用和研究的近红外功能菁染料绝大部分是七甲川。可见,影响红外吸收功能菁染料最大吸收波长和稳定性的关键因素是多甲川链的长度。
2.2 桥环结构
桥环结构是公认较好的结构改进,在改进菁染料的稳定性方面受到了广泛关注[1,2,8,21,22],它主要是将含有不饱和键的环体引入共轭链,使多甲川链部分刚性化,同时增加其空间位阻,使1O2和O-2的进攻受阻。目前关于桥环对功能菁染料最大吸收波长影响的报道相对较少,曾有文献[2,21]称桥环可以增大功能菁染料的最大吸收波长,但影响不大。这两方面原因使人们对桥环结构非常重视。
2.3 杂环核中的杂原子
姚祖光[21]称,杂环核中杂原子电负性对功能菁染料的最大吸收波长有一定的影响,由于噻唑的碱性比吲哚大,故吸收波长红移,这是强吸电作用使共轭电子能量降低的结果。另有文献[23]称,杂原子的大小影响功能菁染料的稳定性,因此有:吲哚>噁唑>噻唑>哂唑。
2.4 取代基
取代基的变化是对功能菁染料进行修饰的一个重要途径,虽然一般认为吸电基团有利于降低功能染料的电子跃迁能,使吸收发生红移,但是综合分析文献可以看出:取代基的种类以及所处的位置都会对功能菁染料的性质产生不同的影响。Fen -g ling Song 等[1]指出,图3中R 1位用苯取代常规的烷基,以及用供电基团(例如:苯胺)取代桥环上的氯原子都将改善染料的稳定性。H.A.Shindy 等[24]认为:R 5位被取代,无论取代基是吸电的还是供电的,功能菁染料的最大吸收波长都会发生红移。相对影响程度次序为:N O 2>O CH 3>CH 3>Cl >H ,然而R 1是甲基还是乙基,对最大吸收波长没有明显的影响。Reda M ahmo ud A bd El -Aal [11]指出,R 3位的吸电基团比供电基团更有利于功能菁染料最大吸收波长的增加
。
图3 菁染料取代基位置
Fig.3 The positio n of the substituent groups
2.5 环境
染料在使用过程中往往是处于一定的介质之中,因此环境对其性质也有明显的影响,例如,一些文献[2,11,25,26]中提到,溶剂的极性对功能菁染料的最大吸收波长及稳定性都有较大的影响。在极性溶剂中功能菁染料的最大吸收波长往往要小得多,有时其差值可达100nm 以上。W.H olzer 等[25]研究表明,功能菁染料在极性溶剂中大多以单、二聚态存在,而在非极性溶剂中则以多聚态存在,由此导致功能菁染料在非极性溶剂中更稳定。另外,其他因素也会有一定的影响,例如将染料与抗氧化剂一起使用可减少介质中1O 2和O -2的含量,功能菁染料同样会趋于稳定。
3 近红外吸收功能菁染料的应用
相对于紫外-可见、中红外来说,近红外是一个新兴的光学领域,它独特的性质吸引我们去不断研究和认识。而功能菁染料正是这个领域中备受关注的近红外物质,它的应用已涉及到社会的许多方面,对人们的生产生活等都产生了深远的影响,并还在不断地扩展。主要的应用有:
3.1 测痕量无机离子或分子
痕量无机离子和分子的测量一般用分光光度法,虽然它操作简单、灵敏、准确,但当所测的物质处于复杂体系时,基于较短波长的光度法极易受到背景的干扰。具有较大摩尔吸光系数的近红外功能菁染料则利用较长波段,可以最大限度地排除这些干扰。功能菁染料与所测物质的作用方式可分为两类:一类是络合机制,这类功能染料往往含有类似于图2f 中大环醚结构的
功能基团,它可与对应的金属离子络合,从而改变功能菁染料的
光谱性质,此方法可在无伤害、低干扰的情况下测生物体内0.1～10μmo l /L 浓度的钙离子;T a razill L 等[27]用功能菁染料测血清中锂离子浓度,其检测限达到了7.43×10-11;另一类是通过减色效应,也就是所测物与功能菁染料发生化学反应,通过其褪色程度得出结论。张萍等[28]用三价铁离子定量地将功能菁染料氧化使其褪色,并根据褪色程度得出三价铁离子浓度,线性范围为5～30ng /m L ,检测限为4.8ng /mL 。M ing shu Li 等[14]利用功能菁染料在水中不稳定的性质测乙醇、甲醇中痕量水的浓度,指出其线性检测范围分别为0.001%～0.5%、0.001%～1.0%,检测限分别为0.0001%、0.005%。
3.2 感光
菁染料是主要的增感染料品种,随着科学技术的发展,红外胶片的应用也日渐广泛,涉及医学、光谱学、航测、法医学、伪证检查等领域。新一代红外胶片的特点是,既要向更长的远红外方向拓展,又要有较高的感光度。乐凯公司[29]采用二苯乙烯类衍生物抑制暗反应,起到了超增感的作用,同时还用抗坏血酸抑制功能染料的自减感过程。国外阿克发、柯达公司在使用吲哚类功能菁染料作为增感染料的同时,注重碳菁染料的超增感组合。
3.3 红外光聚合引发剂
激光引发聚合反应具有独特的优点,如温和条件下的快速
反应,对能量和空间的要求不高,对环境污染小等,在近20年得到了迅速发展。目前,对紫外-可见区敏感的光聚合体系颇多,而有关对红外区敏感的光聚合体系的报道还很少,加之近几年来,体积小、价格低、性能稳定的红外激光二极管的成功开发,使红外激光引发聚合反应的研究具有重要意义。李斌等[17～19]报道了两种光聚合引发体系。它是由功能菁染料接受红外线激发,再将电子转移给阴离子而形成活性种,可以大大提高效率。
3.4 热敏材料CTP 技术
计算机直接制版(CT P )技术,是将存储在计算机中的数字化资料,经编辑排版,由计算机控制的扫描设备直接输出到板材上,再经适当的处理用于印刷,是未来印刷业发展的方向,而热敏C T P 板材是21世纪最具方向性的印刷板材。曹胜利等[10]合成了吸收波长在830nm 的功能菁染料,并制备了热敏C T P 板材,结果表明涂层均匀,没有颗粒析出,明锐度、灵敏度等性能方面接近同类板材的国际水平。
3.5 其他应用
除了以上的应用以外,利用近红外功能菁染料具有发射近红外荧光的特性,在生物大分子的测量(蛋白质[30,31]、DN A [32,33]等)、免疫医疗检测方面[34,35]也有广泛的应用。作为光盘记录材料,功能菁染料具有较高的吸光系数,并溶于有机溶剂,清晰度高、灵敏度高等特点。文献[5,20]报道了这类材料。姚祖光等[21]研制了一系列可在很大范围内调谐的红外激光功能染料,其中包括菁染料。作为三阶非线性材料[36],功能菁染料与无机材料相比,具有非线性光学系数大、高激光损伤阀值、低介电常数、快光学响应、易组合等优点,在光学设备中应用前景广阔。
4 结语
菁染料是一类性能优异、应用广泛的近红外功能材料,其中
具有近红外隐身功能的吸收型功能菁染料备受关注,但鉴于保密原因,这方面的研究报道极少。在民用方面,它的研究和应用将推动相关行业的发展。但功能菁染料仍存在一定的问题,例如:种类不多、合成困难等,其中增大最大吸收波长与增强稳定性是制约其发展的两个相互制约的因素,也是人们研究的重点。目前人们从两个研究方向进行深入研究,一是改进现有红外吸收功能菁染料的结构,增加稳定性,并拓展应用范围、开发新功能;二是尝试开发新的具有更长吸收波长的功能菁染料。预计不久的将来,近红外吸收功能菁染料必将发挥更多、更重要的作用。
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(责任编辑 林 芳)
84 吸附剂的应用研究现状和进展 杨国华1，黄统琳1，姚忠亮3，刘明华1,2 （1．福州大学环境与资源学院，福建 福州 350108； 2．华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东 广州510640； 3．福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建 福清350300） 摘 要：利用吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。主要对活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 关键词：吸附剂；吸附法；研究；综述 基金项目：中国博士后基金资助项目（20070410238）和中国博士后基金特别资助项目（200801239）。 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物，以便回收或去除它们，从而使废水得到净化的方法。利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作，目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。在化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化废气、回收溶剂（特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂）和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理手段，以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素，广义而言，一切固体都具有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业吸附剂还必须满足下列要求： （1）吸附能力强； （2）吸附选择性好； （3）吸附平衡浓度低； （4）容易再生和再利用； （5）机械强度好； （6）化学性质稳定； （7）来源广； （8）价廉。 一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求，因此，在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前，可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1] 。本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 1 活性炭 吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60年代后有很大发展，国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富，包括动植物 (如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、 2009年第6期 2009年6月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment
近红外吸收功能菁染料的研究进展 孙成才,霍冀川,雷永林,吴瑞荣 (西南科技大学材料科学与工程学院,绵阳621010) 摘要 主要综述了在近红外吸收功能菁染料的合成过程中所使用的缩合剂及其特点、典型合成反应,并且综合分析了菁染料最大吸收波长、稳定性与其结构的关系,简述了近红外吸收功能菁染料的应用途径,从中归纳出了近红外吸收功能菁染料的发展方向。 关键词 功能菁染料 近红外吸收 合成 The Advance of Stu dy on the Near-infrared Absorbing C yanine Dyes SUN Cheng cai,HUO Jichuan,LEI Yong li,WU Ruirong (Colleg e of M a terial Science and Eng ineering Sichuan,Southwe st U niv ersity of Science and T echnolog y,M ianyang621010) A bstract I n this pape r,co nsendatio n reagent and its trait used in sy nthesis of cyanine dy es and ty pical r eac- tion of sy nthesis of cy anine dyes a re summarized.T he relation between the structure o f the dy es and the stability o r ab-so rbing peak,and their fields of applications a re analyzed.T he prog ress directio n a re summed up. Key words cy anine dyes,near-inf rared abso rbed,sy nthesis 0 引言 近红外光是指波长在0.78～2.52μm之间的电磁波,即紫外-可见和中红外分析的中间波段。由于吸收近红外光的物质少,所以近红外光在传播过程中受到的干扰很小、对物质的透明性好,是一个新兴的、具有独特功能的光学领域。近红外技术则用于研究近红外光与物质相互作用关系,在军事侦察、红外伪装、物质分析、医疗检测、感光、光聚合、非线性光学材料等多个领域发挥着重要作用。具有近红外吸收功能的物质正不断被发现,例如:菁染料、酞菁染料、金属络合物染料、醌型染料、偶氮染料、游离基型染料、芳甲烷型染料等。 菁染料是指发色团共轭体系两端建立在N-N原子间的脒离子插烯物,而且两个氮原子及部分多甲川链为杂环核的组成部分。由于共轭链的结构特点,菁染料分子可修饰性强、吸光系数高、吸收波长可调范围大,是最令人感兴趣的一类,并且已有很多应用的实例。近红外吸收型功能菁染料近几年发展很快,在合成方法、性能改进以及应用等方面都有很大的进步。 1 近红外吸收功能菁染料的合成 1.1 典型缩合剂 近红外吸收功能菁染料的合成主要是由杂环化合物的α甲基与两端连有两个活性基团的缩合剂反应生成,其中缩合剂的选择非常重要。近年来人们使用最多的两种缩合剂[1～11]的结构如图1中a,b所示,它们的共同特点是制备过程简单,而且由1a合成的染料在光稳定性等方面性能较好,应用广泛,图1b则是在近期文献中唯一用于合成多甲川链非取代近红外吸收菁染料的缩合剂,因此受到研究者们的更多关注。除此之外,还有缩合剂图1c[12]、图1d[13]、图1e[14,15]等,其中图1c中的两个活性基团的反应条件不同,通过它可以容易得到不对称菁染料,而图1d 是由最常见的小分子物质经过多步常规反应制得的。虽然操作繁琐,但是沿着这条思路可以实现多甲川链的多基团取代,加大染料分子的可修饰度,有望得到综合性能更优良的功能染料 。 图1 缩合剂的结构 Fig.1 The structure of the consendation reagent 1.2 合成反应 典型的近红外吸收功能菁染料是经缩合剂,由一步反应直接得到的(如图2中a,b所示[2]),操作简单,容易实现,产率也较高。不对称菁的合成则是通过两步反应实现的(如图2中c、d所示[3,12]),因此,与合成对称菁相比,操作相对复杂,产率低,但是,不对称菁功能染料往往表现出更加优异的性能,是目前研究的新方向。值得注意的是图2d中所使用的缩合剂与图2a相同,S.S.Ramos等[3]指出,通过严格控制反应条件可以使反应分步进行,从而可以实现不对称菁的合成。
Advances in Analytical Chemistry 分析化学进展, 2016, 6(4), 109-115 Published Online November 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/ce4948489.html,/journal/aac https://www.doczj.com/doc/ce4948489.html,/10.12677/aac.2016.64017 文章引用: 黄红香. 菁染料及其功能化的纳米材料在生物分析和近红外荧光成像方面的应用研究进展[J]. 分析化学 Research Progress in Cyanine Dyes and Their Functionalized Nanocomposites Used for Bioanalysis and Near-Infrared Molecular Fluorescent Imaging Hongxiang Huang Department of Macromolecular Science of Fudan University, State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Shanghai Received: Oct. 11th , 2016; accepted: Nov. 1st , 2016; published: Nov. 7th , 2016 Copyright ? 2016 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/ce4948489.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Cyanine (Cy) compounds can produce strong fluorescent emission in the near infrared region after radiation and be easily modified with various substituents, thus they have been recently widely used as fluorescent probes to bind with bio-molecules, cells and tissues. The as-prepared lumi-nescent materials have provided a facile route for the bioanalysis, molecular fluorescent imaging and clinicopathologic analysis, especially for the tumour diagnosis and treatment. In this work, we reviewed the latest achievement of applications of several well-known cyanine derivatives such as Cy3, Cy5, Cy7, Cy3.5, Cy5.5, and their bio-nanocomposites produced with inorganic nanoparticles as luminescent probes in the fields of bioanalysis and near infrared molecular imaging. Keywords Cyanine, Bioanalysis, Near Infrared Image, Bio-Nanocomposite, Fluorescence 菁染料及其功能化的纳米材料在生物分析和 近红外荧光成像方面的应用研究进展 黄红香 Open Access
关于荧光染料（资料集合） ●人肉眼对光源波长的颜色感觉 红色770-622 nm 橙色622~597 nm 黄色597~577 nm 绿色577~492 nm 蓝靛色492～455nm 紫色455～350nm ●理想的荧光染料一般具有以下几个特点： 1.具有高的光子产量，信号强度高； 2.对激发光有较强的吸收，降低背景信号； 3.激发光谱与发射光谱之间距离较大，减少背景信号的干扰； 4.易与被标记的抗原、抗体或其他生物物质结合而不影响被标记物的特异性； 5.稳定性好，不易受光、温度、PH、标本抗凝剂和固定剂的影响。 ●染料在生物化学中最早的应用是直接对切片进行染色，然后进行观察。随着生物技术、计算机技术以及荧光光谱测定技术的不断发展，许多染料尤其是荧光染料在细胞检测、肿瘤基因蛋白分析、毒物分析、临床医疗诊断等方面得到了广泛的应用。 荧光染料泛指吸收某一波长的光波后能发射出另一大于吸收光波长的光波的物质。利用荧光染料进行抗体标记分析在现代生物免疫学领域中应用广泛，并逐步显示出明显的优越性。 下面简要介绍应用于标记抗体的荧光染料及其种类： 1.荧光素类染料，包括异硫氰酸荧光素(FITC)、羟基荧光素(FAM)、四氯荧光素(TET)等及其类似物。这是一类具有较多苯环的化合物。应用最广泛的是FITC(如图为FITC标记的组织荧光图)，在488nm 处由氩离子激光激发，发射525nm的蓝绿色荧光。FITC能够与各种抗体蛋白结合，并在碱性溶液中稳定呈现蓝绿色荧光。 2.罗丹明类染料，包括红色罗丹明（RBITC）、四甲基罗丹明（TAMRA）、罗丹明B（TRITC）等。TRITC在550nm处被激发可发射出570nm的黄色荧光。 3.Cy系列菁染料，菁染料通常有两个杂环体系组成，包括Cy2、Cy3、Cy3B、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7及其类似物。 4.Alexa系列染料，它是由MolecularProbes开发的系列荧光染料。其激发光和发射光光谱覆盖大部分可见光和部分红外线光谱区域，应用广泛。以高亮度、稳定性、仪器兼容性、多种颜色、pH值不敏
天然染料的应用现状及发展 杨自来 韩增强 （呼和浩特 内蒙古工业大学轻纺学院 010051） [摘 要]：随着人类环保意识的增强及对自身健康的日益重视，开发天然染料已成为客观需要。文章介绍了天然染料的发展现状、应用天然染料存在的问题及解决思路，并重点介绍了天然染料在染料来源、提取方法、染色方法、应用等方面的最新进展。并对天然染料的应用前景做出了乐观估计。 [关键词]：天然染料；现状；进展；前景展望 1 前言 用天然染料和颜料染色在我国具有悠久的历史，明清时期，我国天然染料的制备和染色技术都已达到很高的水平，染料除自用外，还大量出口。１９世纪中叶合成染料问世并于１９０２年传入我国以后，由于其在色光和色牢度等方面的优越性，使得天然染料在植物染色中的应用逐渐被合成染料所取代。然而，近年来随着人们环保意识的提高，合成染料在生产和应用过程中带来的污染问题越来越引起人们的关注，在全球性绿色革命浪潮下，天然染料又开始为人们所重视。 根据英国染料和染色家协会给出的定义，天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的、很少或没有经过化学加工的染料。天然染料根据来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料。植物染料有茜草、紫草、苏木、靛蓝、红花、石榴、黄栀子、茶等；动物染料有虫（紫）胶、胭脂红虫等；矿物染料有各种无机金属盐和金属氧化物。按化学组成可分为类胡萝卜素类、蒽醌类、萘醌类、类黄酮类、姜黄素类、靛蓝类、叶绿素类共７种。 2 国内外发展现状 天然染料有良好的环境相容性和药物保健功能，引起了许多国家染料研究和应用机构的关注。在国外，日本、印度等国家都在进行天然染料染色的研究。日本专门成立了“草木染”研究所，应用现代科学技术对天然染料进行开发。日本蚕丝昆虫农业技术研究所和蚕丝商社合作发现了具有紫色色素的微生物并将之用于染色。日本技术人员用生物技术还开发了大戟属植物染料。日本晃立公司批量开发了棕、绿、蓝三个色系的植物染料，用这三个色系组合再拼染其它色泽。大和染工公司推
LB膜技术的应用综述 [摘要] LB膜技术是一种制备分子高度有序排列的超薄膜的先进技术。本文对LB膜技术的应用进行了综述,主要讨论了目前LB膜技术在生物膜仿生模拟、超薄膜制备、光学及传感器等方面的应用研究进展。 [关键词] LB膜技术;生物膜模拟;超薄膜;光学;传感器 Langmuir Blogeet 膜,简称为LB膜,它是将具有亲水头和疏水尾的两亲分子分散在水面(亚相)上,沿水平方向对水面施加压力,使分子在水面上紧密排列,形成一层排列有序的不溶性单分子膜。LB膜技术就是将上述的气/ 液界面上的单分子膜转移到固体表面并实现连续转移组装的技术[1]。LB膜具有膜厚可准确控制,制膜过程不需很高的条件,简单易操作,膜中分子排列高度有序等特点,因此可实现在分子水平上的组装,在材料学、光学、电化学和生物仿生学等领域都有广泛的应用前景,近年来已成为人们关注的热点之一[2,3]。本文主要介绍了LB 膜在生物膜仿生模拟、超薄膜制备等方面的应用。 1LB膜在生物膜仿生模拟上的应用 LB膜由于其特殊的物理结构和化学性质,在生物膜仿生模拟领域有很大的应用价值,人们运用LB技术在生物膜的化学模拟以及生物矿化方面都作了很深入的研究。 1. 1生物膜的化学模拟 生物膜是构成生命体系中最基本的有组织单元,它将细胞和细胞器同周围的介质分隔开来,形成许多微小的具有特定功能的隔室,起着维持膜两侧浓度的浓度差和电位差的作用。人们通常采用化学模拟的方法去寻找和建立各种比较简单的模拟体系[4,5]。LB膜的物理结构和化学性质与生物膜很相似,具有极好的生物相溶性,能把功能分子固定在既定的位置上,因而单分子膜和LB膜常被用作生物细胞的简化模型。Pastorino等[6]运用“保护板”法沉积了具有PGA(青霉素G酰基转移酶)活性层的生物催化剂,LB技术的易选择性和吸附层为PGA保持功能创造了适宜的环境。通过测试酶活性值及PGA在溶液中分离的程度,表明能够满足生物催化应用的需要。陈佺等[7]利用LB膜技术组装磷脂和蛋白质等各种有机分子,仿制生物膜结构,研究生物膜的理化特征及其在生物能量转换和物质传输过程中所起的各种作用,进一步揭示了人的生命本质。 1. 2生物矿化和膜控晶体生长 生物矿化过程是指在生物体中细胞的参与下,无机元素从环境中选择性的沉析在特定的有机基质上而形成矿物。LB膜可以提供仿生体系,从而诱导矿化的形成。安徽大学沈玉华课题组运用LB膜技术,制备胆红素和胆固醇混合单分子膜,体外模拟混合型结石的形成过程,通过改变成膜时两种物质的比例,研究它们的相溶性情况,在不同的膜压下,发现两者的相溶性发生了一定程度的改变[8];并考察了亚相中加入Ca2+和糖蛋白对混合单分子膜的影响[9],这些研究对进一步揭示胆结石的形成机理有重要的意义。河南大学薛中会等[10]以生物矿化模型系统为基础, 利用LB技术, 采用本体交换的方法, 制备了牛血清白蛋白(BSA)Langmuir 膜, 以更加接近生物矿化的方法研究了BSALangmuir 膜对碳酸钙晶体生长的取向、形貌和晶型的控制作用。XRD分析表明晶体为碳酸钙的方解石晶型, 且晶体仅沿(104)晶面有取向生长。SEM分析表明结晶初期碳酸钙以球状的晶体存在, 随着时间的延长, BSA对晶体形貌的控制作用逐渐减弱, 直到完全不起作用, 在结晶后期形成菱方形晶体, 但晶体生长取向和晶型始终没有发生变化。说明BSALangmuir 膜对碳酸钙的生长取向、晶型和形貌有较好的控制作用。 2LB膜在超薄膜制备上的应用 LB膜技术是一种在纳米尺度上对分子进行有序组装的行之有效的方法。利用LB技术制