L với nồng độ ion Hg(II) Theo đó, cường độ huỳnh quang dung dịc h giảm mạnh
NHỮNG KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
1. Đã kết hợp linh hoạt giữa tính toán hóa học lượng tử và nghiên cứu thực nghiệm để phát triển thành công hai sensor huỳnh quang mới là L và AMC. Sự kết hợp linh hoạt này đã giảm đáng kể khối lượng tính toán lý thuyết và điều tra thực nghiệm, tiết kiệm thời gian và chi phí hóa chất, tăng khả năng thành công, làm sáng tỏ được bản chất các quá trình, tạo cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo. Cụ thể:
• Đối với sensor L, tính toán đã dự đoán và định hướng cho thực nghiệm trong giai đoạn thiết kế, tổng hợp và đặc trưng sensor L; nghiên cứu thực nghiệm sau đó đã kiểm chứng và khẳng định lại các kết quả tính toán. Đến phức tạo bởi L và ion Hg(II), thực nghiệm được khảo sát trước; tính toán lý thuyết sau đó để giải thích và làm sáng tỏ ứng dụng của sensor L trong phát hiện ion Hg(II). Tiếp đến, việc sử dụng phức Hg2L2 để xác định biothiol lại được dự đoán trước từ tính toán; điều tra thực nghiệm sau đó để kiểm chứng và khẳng định lại kết quả tính toán.
• Đối với sensor AMC, tính toán đã dự đoán và định hướng cho thực nghiệm ở giai đoạn thiết kế, tổng hợp và phản ứng giữa sensor AMC với các biothiol. Các đặc tính và ứng dụng của sensor AMC được nghiên cứu từ thực nghiệm trước; tính toán lý thuyết sau đó đã giải thích và làm rõ bản chất các kết quả thực nghiệm.
2. Các phản ứng tổng hợp sensor L và sensor AMC đã được nghiên cứu dự đoán và định hướng từ tính toán; thực nghiệm sau đó đã kiểm chứng và khẳng định các kết quả tính toán.
3. Cấu trúc, đặc tính của sensor L và sensor AMC đã được xác định ở mức lý thuyết B3LYP/LanL2DZ với kết quả đáng tin cậy, thông qua kiểm tra, đối chiếu và khẳng định từ các kết quả thực nghiệm.
4. (a). Sensor L có thể phát hiện chọn lọc ion Hg(II) trong sự có mặt các ion kim loại khác, hoạt động theo kiểu bật-tắt huỳnh quang. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ion Hg(II) theo phương pháp trắc quang là 0,076 μM
và 0,25 μM; theo phương pháp huỳnh quang là 0,059 μM và 0,19 μM. Phức Hg2L2 có thể phát hiện chọn lọc Cys trong sự hiện diện các amino acids không có nhóm thiol, hoạt động theo kiểu tắt-bật huỳnh quang. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Cys tương ứng là 0,2 μM và 0,66 μM. Sensor L
phát hiện ion Hg(II) và phức Hg2L2 phát hiện Cys dựa trên phản ứng trao đổi phức giữa ion trung tâm Hg(II) với hai phối tử là L và Cys.
(b). Sensor AMC có thể phát hiện chọn lọc các biothiol (Cys, GSH, Hcy) trong sự hiện diện các amino acids không có nhóm thiol, hoạt động dựa trên sự biến đổi tỉ lệ cường độ huỳnh quang ở hai bước sóng. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Cys tương ứng là 0,5 μM và 1,65 μM. Sensor AMC
phản ứng với các biothiol (Cys, GSH, Hcy) theo cơ chế phản ứng cộng Michael.
(c). Các sensor huỳnh quang Hg2L2 và AMC đều có thể phát hiện Cys trong dung dịch với lượng nhỏ dung môi hữu cơ, thời gian của phản ứng xảy ra nhanh, có thể phát hiện được Cys với nồng độ thấp hơn trong nội bào và thấp hơn so với các sensor đã công bố.
5. Đã sử dụng phương pháp TD-DFT để nghiên cứu đặc tính huỳnh quang của các chất dựa trên hình học tối ưu tại trạng thái cơ bản và các trạng thái kích thích; kết hợp với sử dụng phương pháp phân tích NBO để xem xét sự biến đổi đặc tính huỳnh quang của các chất dựa trên nghiên cứu bản chất các liên kết. Kết quả tính toán cho thấy, ion Hg(II) gây nên phản ứng tạo phức với L
dẫn đến làm giảm khoảng cách năng lượng giữa HOMO và LUMO, đồng thời làm thay đổi hệ liên hợp electron π, là nguyên nhân dẫn đến sự dập tắt huỳnh quang trong phức Hg2L2. Sự phát xạ huỳnh quang của AMC, AMC- Cys, AMC-Hcy và AMC-GSH đều xuất phát từ các trạng thái kích thích electron ở mức cao (S2, S4) về trạng thái cơ bản S0. Đây là một trường hợp ngoại lệ của quy tắc Kasha.