活性硫近红外比率荧光探针的研制及其在环境分析中的应用

发布时间：2020-05-23 16:52

【摘要】：相比于传统技术如比色法、电化学分析法、色谱分析法等来说,荧光探针技术由于其制备简单、可改造性强、靶向结合、可实时检测等特点,成为众多检测方法中应用最为普遍的方法之一。其中,近红外荧光探针具有较小的辐射能,可以到达更深的组织层面,减少了生物自发荧光的干扰,提高了检测灵敏性和选择性,并且对样品的光损伤更小,能更好地应用于活细胞荧光成像或活体荧光成像中;比率型荧光探针能够通过两个发射波长的比值来定量检测痕量物质,检测结果更精确。因此结合近红外荧光和比率发射这两种技术的近红外比率荧光探针显示出了更大的优势和应用前景。活性硫(RSS)是生物体内一类含硫的活性分子,包括H2S和SO2及其衍生物。其中H2S在水溶液中主要以单阴离子形式HS-存在。一旦H2S处于异常水平,就可能导致帕金森氏症、阿尔茨海默病、糖尿病、肝硬化等疾病。尽管H2S在细胞和整个动物学研究中有许多生理学作用,但H2S的精确分子靶点仍尚不清楚,因此仍然是一个重要的研究方向。另一方面,SO2除了是一种具有强烈刺激性气味的大气污染物外,还在生命系统中承担重要的作用。因此,对这两种活性硫物质进行定量检测,对环境系统和生物系统来说都具有重要意义。本论文的立足于环境科学、有机化学、分析化学与生物科学的交叉,利用花色素染料的优异光物理性能、良好生物相容性和荧光机理易调控的优势,对分子结构进行修饰,设计合成了两种近红外比率荧光探针NIR-H2S和NIR-SO2,分别用于H2S和SO2的检测。1、以8-羟基久洛尼定为原料合成了香豆素334,该化合物含有半刚性的环己基,具有更高的荧光量子产率;再将其分别与4-(二乙氨基)水杨醛和2,4-二羟基甲醛反应,分别合成了两种新型的近红外比率荧光探针NIR-H2S和NIR-SO2,并运用lHNMR、13C NMR、MS等方法对这两种化合物进行了表征,确定了其分子结构。2、将NIR-H2S成功用于水溶液和活细胞中H2S的检测。实验结果表明,随着H2S浓度的增加,在437 nm处的吸光度增加而674 nm处的吸光度逐渐减少;同时探针NIR-H2S在503 nm处的荧光强度逐渐增加,而近红外区域的荧光信号逐渐降低,呈典型的比率发射模式,并伴随着明显的溶液颜色变化(蓝绿色到黄色)。另一方面,该探针也能在生理条件下快速地选择性识别H2S(110s)。该探针还成功用于活HepG2细胞中外源性以及内源性H2S的荧光成像,说明其在生物领域具有潜在的应用价值。3、以花色素染料为母体设计合成的近红外比率荧光探针NIR-SO2也被成功用于水溶液中SO的检测。实验结果表明,探针NIR-SO2能在生理条件下快速地(3min)选择性识别SO2,与此同时伴随着明显的颜色变化(蓝色变为浅绿色)以及比率型荧光光谱的变化。另外,探针NIR-SO2还能被制作成简易试纸,通过不同的颜色变化来实现SO的快速检测,这也表明该探针具有良好的应用前景。
【图文】：

光探针,反应机制,荧光探针

荧光探针可以被定义为与分析物或环境因素相互作用的试剂，同时具有光学逡逑性能的变化（吸收、荧光或化学改变）。基于这样的变化，我们因此可以确定检逡逑测目标Ｖ［１６］。通常如图１．１所示，，荧光探针由三个部分组成：（１）邋一种发光信号，逡逑也叫光学部分，其光学性能的变化应与．对应的目标有尽可能大的反应；（２）邋—种逡逑对可选择的目标有特异性反应的标识部分，也叫识别基团；（３）邋—个适当的连接逡逑器连接上述两个部分（在某些情况下，这两个部分可以没有任何连接器而直接连逡逑接）［１叱当荧光探针与目标分析物特异性结合后，发光信号就会产生光学性能逡逑的变化，通过检测这种光学变化从而了解目标分析物的性能。逡逑ｓｉｇｎａｌ邋ｍｏｉｅｔｙ邋ｌｉｎｋｅｒ邋ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ邋ｍｏｉｅｔｙ逡逑（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ邋ｍｏｉｅｔｙ）邋（ｌａｂｅｌｉｎｇ邋ｍｏｉｅｔｙ）逡逑ｔａｒｇｅｔｓ逡逑＼N／逦”逡逑图１．１邋一个焚光探针的结构和反应机制逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ａ邋ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ邋ｐｒｏｂｅ逡逑１．２．１栥探针的设计策略逡逑根据检测目的的不同，通常有两种方法来设计一个荧光探针。前一种方法主逡逑要是基于四种不同的化学反应，包括：（１）质子化和去质子化；（２）络合作用；逡逑（３）氧化还原反应；（４）共价键的形成与裂解ｓ后一种方法是基于一个合适的逡逑物理环境因素

去质子化,质子化,探针,荧光探针

荧光探针可以被定义为与分析物或环境因素相互作用的试剂，同时具有光学逡逑性能的变化（吸收、荧光或化学改变）。基于这样的变化，我们因此可以确定检逡逑测目标Ｖ［１６］。通常如图１．１所示，荧光探针由三个部分组成：（１）邋一种发光信号，逡逑也叫光学部分，其光学性能的变化应与．对应的目标有尽可能大的反应；（２）邋—种逡逑对可选择的目标有特异性反应的标识部分，也叫识别基团；（３）邋—个适当的连接逡逑器连接上述两个部分（在某些情况下，这两个部分可以没有任何连接器而直接连逡逑接）［１叱当荧光探针与目标分析物特异性结合后，发光信号就会产生光学性能逡逑的变化，通过检测这种光学变化从而了解目标分析物的性能。逡逑ｓｉｇｎａｌ邋ｍｏｉｅｔｙ邋ｌｉｎｋｅｒ邋ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ邋ｍｏｉｅｔｙ逡逑（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ邋ｍｏｉｅｔｙ）邋（ｌａｂｅｌｉｎｇ邋ｍｏｉｅｔｙ）逡逑ｔａｒｇｅｔｓ逡逑＼N／逦”逡逑图１．１邋一个焚光探针的结构和反应机制逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ａ邋ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ邋ｐｒｏｂｅ逡逑１．２．１栥探针的设计策略逡逑根据检测目的的不同，通常有两种方法来设计一个荧光探针。前一种方法主逡逑要是基于四种不同的化学反应，包括：（１）质子化和去质子化；（２）络合作用；逡逑（３）氧化还原反应；（４）共价键的形成与裂解ｓ后一种方法是基于一个合适的逡逑物理环境因素
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X85

【相似文献】