L từ dẫn xuất của cyanine để phát hiện chọn lọc các biothiol và ion Hg(II): + Nghiên cứu lý thuyết về thiết kế, tổng hợp và đặc trưng của sensor
b. Phương pháp tính toán áp dụng
Việc xác định cấu trúc hình học bền, năng lượng điểm đơn của các monome và các phức được thực hiện bởi phương pháp phiếm hàm mật độ ba thông số B3LYP với bộ hàm cơ sở LanL2DZ [9], [41], [81], [137], [152]. Tính tần số dao động điều hòa ở cùng mức lý thuyết cũng được tiến hành sau tối ưu hình học để đảm bảo rằng tất cả các cấu trúc tối ưu là cực tiểu năng lượng trên bề mặt thế năng và để ước tính năng lượng điểm không (ZPE). Các thông số năng lượng tương tác được hiệu chỉnh ZPE gồm biến thiên entanpi và biến thiên năng lượng tự do Gibbs của các phản ứng được tính toán dựa trên sự khác biệt giữa tổng năng lượng của các sản phẩm và tổng năng lượng các chất tham gia [32].
Các tính toán ở trạng thái kích thích và các yếu tố phụ thuộc thời gian được thực hiện bởi phương pháp TD-DFT ở cùng mức lý thuyết với tối ưu hình học [14]. Các phân tích AIM và NBO được tiến hành ở cùng mức lý thuyết B3LYP/LanL2DZ [21], [31], [69], [77], [87], [157]. Độ tin cậy của mức lý thuyết áp dụng được kiểm chứng trên hệ nghiên cứu thông qua so sánh với các dữ liệu thực nghiệm thu được trong quá trình nghiên cứu.
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm2.3.2.1. Hóa chất 2.3.2.1. Hóa chất
Các hóa chất chính sử dụng trong luận án được trình bày ở Bảng 2.1. Tất cả các hóa chất được sử dụng đều là hóa chất tinh khiết phân tích. Tất cả các dung môi sử dụng là dung môi tinh khiết dùng cho sắc ký lỏng hiệu năng cao và không chứa các chất huỳnh quang.
Bảng 2.1. Các hóa chất chính sử dụng trong luận án Hóa chất Nguồn sử dụng 2-Methylbenzothiazole (C8H7NS): Aldrich 4-diethylamino-2-hydroxybenzaldehyde: (C11H15NO2) Aldrich
Axit bromoacetic: BrCH2COOH (C2H3BrO2) Aldrich 4-metyl-7-hydroxylcouramin (C8H10O3): Aldrich
Acryloyl clorua (C3H2OCl): CH2=CHCOCl Aldrich Các muối perchlorate hoặc chloride các ion kim loại: Zn(II),
Co(III), Cu(II), Cd(II), Pb(II), Fe(II), Ca(II), Na(I), K(I), Hg(II), K(I), Na(I).
Các amino axit: Cys, GSH, Hcy, Alanine, Aspartic, Arginine, Glycine, Glutamic, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Threonine, Serine, Tyrosine, Tyrosine,Tryptophan, Valine, Histidine.
Aldrich
MgSO4, NaOH Merck
Dung môi hữu cơ: ethanol, ethylether, triethylamin, 4- dimethylaminopyridin, 1,2-dicloetan
Merck
2.3.2.2. Xác định đặc trưng cấu trúc của sensor
Đặc trưng cấu trúc của các chất được khẳng định bởi kết quả phân tích các phổ, bao gồm: phổ 1H-NMR, phổ 13C-NMR, phổ MS. Phổ 1H-NMR và phổ 13C- NMR được thực hiện trên thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân tần số 400 MHz Bruker- 400. Phổ MS được thực hiện trên thiết bị Waters GCT Premier.
Tất cả các thí nghiệm xác định đặc trưng của các chất đã được tiến hành tại Phòng thí nghiệm của GS.TS. Jong Seung Kim, Khoa Hóa học Trường Đại học Korea, Hàn Quốc.
2.3.2.3. Xác định đặc tính, ứng dụng của sensora. Phương pháp quang phổ huỳnh quang a. Phương pháp quang phổ huỳnh quang
Các phép đo quang phổ huỳnh quang được tiến hành trên thiết bị Shimadzu RF-5301 PC series fluorescence spectrometer, tại Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc - Mỹ phẩm - Thực phẩm Thừa Thiên Huế. Các dung dịch đo sau khi được chuẩn bị theo các điều kiện thí nghiệm khác nhau được cho vào cuvet thạch anh có chiều dài quang học 1 cm để tiến hành đo ở nhiệt độ phòng, 25 oC.
Các thí nghiệm về sensor L được tiến hành ở bước sóng kích thích 540 nm, bước sóng phát huỳnh quang 585 nm, độ rộng khe kích thích 5 nm, khe phát xạ 5 nm (Slit Width EX 5 nm, EM 5 nm).
Các thí nghiệm về sensor AMC được tiến hành ở bước sóng kích thích 320 nm, bước sóng phát huỳnh quang 450 nm, độ rộng khe kích thích 5 nm, khe phát xạ 5 nm (Slit Width EX 5 nm, EM 5 nm).
* Xác định hiệu suất lượng tử huỳnh quang
Hiệu suất lượng tử huỳnh quang của chất nghiên cứu được xác định bằng phương pháp so sánh với chất huỳnh quang chuẩn theo phương trình sau [129]:
(2.17) Trong đó: ΦX và ΦSD tương ứng là hiệu suất lượng tử huỳnh quang của chất nghiên cứu và chất chuẩn; nX và nSD tương ứng là chỉ số khúc xạ trong dung môi của chất nghiên cứu và chất chuẩn; bX và bSD tương ứng là hệ số góc của phương trình quan hệ tuyến tính (Y= a + bX) giữa cường độ huỳnh quang tích phân Y (diện tích) với mật độ quang X của chất nghiên cứu và chất chuẩn.
b. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
Các phép đo quang phổ hấp thụ phân tử được tiến hành trên thiết bị Shimadzu UV-1800 UV-vis spectrophotometer, tại Viện Nghiên cứu Khoa học Miền Trung - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Các dung dịch đo sau khi được chuẩn bị theo các điều kiện thí nghiệm khác nhau được cho vào cuvet thuỷ tinh có chiều dài quang học 1 cm để tiến hành đo ở nhiệt độ phòng, 25 oC. Dung dịch so sánh là nước cất.
S
N
c.Phương pháp xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng [105]
Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp phân tích (trắc quang và huỳnh quang) được xác định dựa trên đường chuẩn ở dãy nồng độ bé (dãy nồng độ gần với LOD, LOQ). LOD và LOQ được xác định dựa vào công thức sau:
LOD = 3 SD/a (2.18)
LOQ = 10 SD/a (2.19)
Trong đó: a là độ dốc của đường chuẩn, được xác định từ đường chuẩn ở dãy nồng độ bé; SD là độ lệch chuẩn của giá trị b (intercept), hệ số chặn của đường chuẩn, cũng được xác định từ đường chuẩn ở dãy nồng độ bé, được làm nhiều lần để tính SD của giá trị b.
2.3.2.4. Quy trình thực nghiệm tổng hợp các sensor
Quy trình thực nghiệm tổng hợp các sensor đã được nghiên cứu dựa trên kết quả dự đoán từ tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm công bố trước đây về các phản ứng tương tự [2], [3], [29]. Các điều kiện để tổng hợp sensor như dung môi, nhiệt độ, thời gian phản ứng... đã được khảo sát lại và chọn lựa để tiến hành phản ứng một cách dễ dàng, thuận tiện và cho hiệu suất tương đối lớn. Trong nghiên cứu này, do không chú trọng đến hiệu suất phản ứng, nên các điều kiện đã lựa chọn chưa hoàn toàn là điều kiện tối ưu.