基于罗丹明衍生物近红外染料的合成及性能研究
本文选题:荧光分子探针 + 近红外 ; 参考:《湘潭大学》2017年硕士论文
【摘要】:目前,荧光分子探针已成为分析化学的一个研究热点。由于具有分析速度快、操作简单、选择性好、灵敏度高等优点,荧光分析技术已被广泛应用于各个领域,如化学化工、材料化学、环境科学以及生物医学等领域。罗丹明染料具有大的刚性共轭结构,荧光量子产率高,是一类优良的荧光探针染料。但罗丹明类的探针发射波长比较短(650 nm),这限制了其在生物成像中的应用。近红外荧光分子探针的吸收和发射波长都位于650-900 nm,因此具有背景荧光低、强的穿透生物组织的能力、对生物样品的光损伤少的优点。近年来,越来越多的人研究近红外荧光分子探针。本论文利用费舍尔氏醛来增大荧光母体的共轭结构,将探针的波长延长到近红外区,设计合成了两个新型的罗丹明类近红外荧光分子探针,并分别应用于对谷胱甘肽(glutathione,GSH)和三价铝离子的检测。具体内容如下:1.设计并合成了荧光分子探针NIR-Rh1、NIR-Rh2,并通过质谱、核磁共振氢谱以及碳谱对两个分子的结构进行了确认及表征。2.将合成的近红外荧光分子探针NIR-Rh1用于对GSH的检测。在加入GSH后,该探针展现高的量子产率(Φ=0.43),当与2.5当量的GSH作用时,荧光强度增加了75倍。而且,该探针能高选择性的检测GSH,不受其它生物硫醇(半胱氨酸Cys、同型半胱氨酸Hcy)以及氨基酸的干扰。另外,GSH诱导的探针内酰胺开环的机理也通过质谱、核磁共振进行了验证。更重要的是,该荧光探针成功的被应用到生物样品中如细胞和组织中选择性的检测GSH。3.将合成的近红外荧光分子探针NIR-Rh2应用于铝离子的检测。据我们所知,这是第一个用于测铝并将其应用于细胞和组织中的近红外探针。在未加Al~(3+)时,探针溶液显浅黄色并且没有荧光。当加入Al~(3+)后,Al~(3+)与该探针NIR-Rh2发生络合作用,导致NIR-Rh2的内酰胺结构开环,在743 nm处出现一个强发射峰,同时溶液的颜色由浅黄色变成绿色。当加入2当量的Al~(3+)时,荧光强度增强至空白的77倍。探针溶液在743 nm处的荧光强度与1.0×10~(-7)-2.0×10~(-5)M范围内的Al~(3+)浓度呈良好的线性关系,检测限为3×10~(-8) M。另外,在pH值为6.0-8.0时,不会干扰探针NIR-Rh2检测Al~(3+),而且对Al~(3+)的选择性高。同时,我们还利用质谱、核磁以及DFT理论计算对荧光分子探针NIR-Rh2与Al~(3+)的响应原理进行了验证,并成功的将该探针应用到了活细胞和组织中荧光成像。
[Abstract]:At present, fluorescent molecular probes have become a hot spot in analytical chemistry. Because of its advantages of fast analysis, simple operation, good selectivity and high sensitivity, fluorescence analysis technology has been widely used in various fields, such as chemistry, material chemistry, environmental science and biomedicine. Rhodamine dyes have large rigid conjugated structure and high fluorescence quantum yield, so they are a kind of excellent fluorescent probe dyes. However, Rhodamine probe has a shorter emission wavelength of 650 nm, which limits its application in biological imaging. The absorption and emission wavelengths of near-infrared fluorescence probes are located at 650-900 nm, so they have the advantages of low background fluorescence, strong ability to penetrate biological tissues and less light damage to biological samples. In recent years, more and more people have studied near infrared fluorescent molecular probes. In this paper, Fischer's aldehyde was used to enlarge the conjugate structure of the fluorescence matrix, and the wavelength of the probe was extended to near infrared region. Two novel Rhodamine near infrared fluorescent probes were designed and synthesized. It was applied to the detection of glutathione (GSH) and trivalent aluminum ions, respectively. The details are as follows: 1. The fluorescent molecular probe NIR-Rh1 (NIR-Rh2) was designed and synthesized. The structures of the two molecules were confirmed and characterized by mass spectrometry, nuclear magnetic resonance (NMR) and carbon spectroscopy. The synthesized near infrared fluorescent probe NIR-Rh1 was used to detect GSH. After the addition of GSH, the probe exhibited a high quantum yield (桅 _ (0.43), and the fluorescence intensity increased 75 times when the probe was treated with 2.5 equivalent GSH. Moreover, the probe can detect GSH with high selectivity without interference from other biological mercaptan (cysteine cysts, homocysteine) and amino acids. In addition, the mechanism of GSH-induced ring opening of the probe lactam was also verified by mass spectrometry (MS) and nuclear magnetic resonance (NMR). More importantly, the fluorescent probe was successfully applied to the selective detection of GSH.3 in biological samples such as cells and tissues. The synthesized near infrared fluorescence probe NIR-Rh2 was applied to the detection of aluminum ions. To our knowledge, this is the first near-infrared probe to be used for the determination of aluminum and its application in cells and tissues. When Al~(3 is not added, the probe solution is yellowish and has no fluorescence. After the addition of Al~(3), the Al~(3) complex with the probe NIR-Rh2 resulted in a ring opening of the lactam structure of NIR-Rh2, and a strong emission peak at 743nm, and the color of the solution changed from light yellow to green. When 2 equivalent Al~(3 was added, the fluorescence intensity increased to 77 times of the blank. The fluorescence intensity of the probe solution at 743 nm showed a good linear relationship with the concentration of Al~(3 in the range of 1.0 脳 10 ~ (-7) ~ (-7) -2.0 脳 10 ~ (10) ~ (-5) M, and the detection limit was 3 脳 10 ~ (-8) M. In addition, when pH was 6.0-8.0, the probe NIR-Rh2 could not interfere with the detection of Al~(3, and the selectivity to Al~(3 was high. At the same time, the response principle of fluorescent molecular probe NIR-Rh2 and Al~(3 was verified by mass spectrometry, nuclear magnetic field and DFT theory, and the probe was successfully applied to fluorescent imaging in living cells and tissues.
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O657.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 周伯劲,王修林;罗丹明B及其在分析化学中的应用[J];冶金分析与测试(冶金分析分册);1983年05期
2 姜太良;田素珍;孙丕喜;;不同环境因子对罗丹明B影响的试验[J];黄渤海海洋;1985年04期
3 王筱敏,邵谦,柏竹平,严凤霞;罗丹明6G荧光淬灭法测定水中微量磷[J];光谱学与光谱分析;1988年03期
4 圣筱敏,姜敏华,柏竹平,严风霞;罗丹明6G荧光淬火法测定钢中的钼[J];冶金分析;1989年05期
5 王喜庆,龙英才,孙媛;罗丹明B内酯单晶的生长及晶体结构[J];化学学报;2000年09期
6 戚秀菊;罗丹明B在无机分析中的应用[J];光谱实验室;2001年02期
7 刘立明,宋功武,吴鸣虎,方光荣,李玲;测定蛋白质的罗丹明B自聚平衡体系[J];分析测试学报;2002年05期
8 赵秀琴;;罗丹明衍生物在传感分析化学中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年01期
9 林长虹;胡书玉;黄达锴;吴洁婷;孙丹;;辣椒及其制品中罗丹明B的超高效液相色谱荧光检测[J];广东化工;2011年04期
10 郝燕花;闫正;邓荔;;高效液相色谱法测定金葱粉中的罗丹明B含量[J];化学分析计量;2011年06期
相关会议论文 前10条
1 刘畅;从宇鸿;张颖;白银娟;郭媛;杨秉勤;史真;;一种新型刚性罗丹明荧光标记探针的合成[A];有机合成创新—产业化的新动力——中国化学会全国第三届有机合成化学与过程学术讨论会论文摘要集[C];2010年
2 宋相志;;罗丹明染料的荧光淬灭机理研究[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年
3 雷洁;莫育俊;张鹏翔;屠安;;罗丹明6 G的表面增强拉曼散射[A];全国第三届光散射学术会议论文摘要[C];1985年
4 黎俊波;潘志权;;新型罗丹明B衍生物增色铜离子检测性能研究[A];2010中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
5 孙杰;陈昭;戴迎宾;邓克俭;侯浩波;;可见光诱导氯代含硫四氮杂卟啉铁活化氧降解罗丹明B[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
6 罗薇楠;尤宏;姚杰;蔡伟民;;三相内循环流化床反应器光催化降解罗丹明B的研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
7 徐玉荣;宋桂兰;黄民生;;罗丹明B钙黄绿素荧光共振能量转移测定痕量锑的研究[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年
8 林佳丽;祖莉莉;;罗丹明染料-孔雀石绿的荧光共振能量转移研究[A];第十六届全国分子光谱学学术会议论文集[C];2010年
9 郁美娟;张海凤;赖奕坚;孟庆华;张万斌;;新型罗丹明类荧光标记探针的研究(Ⅱ)——罗丹明B-N-羟基琥珀酰亚胺酯的合成与标记应用[A];第九届全国染料与染色学术研讨会暨信息发布会论文集[C];2004年
10 赵文伟;;罗丹明分子异构化的理论研究[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
相关重要报纸文章 前2条
1 郝凤桐 首都医科大学附属北京朝阳医院职业病与中毒医学科主任医师;罗丹明 B:染色花椒的元凶[N];大众科技报;2011年
2 本报记者 王薇;全面促进我国辣椒提取行业跨越式发展[N];中国食品报;2012年
相关博士学位论文 前10条
1 杨会然;罗丹明类近红外荧光染料的设计、合成及其生物成像应用研究[D];南京邮电大学;2016年
2 刘涛;基于迈克尔加成的硫醇荧光成像探针[D];山西大学;2017年
3 邱晓勇;罗丹明基PMOs的制备、表征及在金属离子传感方面的应用[D];山东大学;2015年
4 张延如;基于罗丹明衍生物荧光探针的设计、合成及应用研究[D];山东大学;2016年
5 王保刚;近红外硅基罗丹明—合成方法学及荧光探针的构建与成像研究[D];第二军医大学;2016年
6 颜范勇;罗丹明类衍生物的合成及表征[D];天津大学;2007年
7 刘常浩;胃癌诊断系列分子影像探针的研发与成像研究[D];第四军医大学;2017年
8 张丽珠;罗丹明染料的合成及作为离子探针的应用研究[D];大连理工大学;2008年
9 倪静凯;新型罗丹明探针的合成及其对汞离子和半胱氨酸分子传感性能的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
10 王琦;基于萘酐及罗丹明B的分子自组装研究[D];复旦大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 谢俊英;基于罗丹明衍生物近红外染料的合成及性能研究[D];湘潭大学;2017年
2 孙浩添;浅海沉积层探针测量系统研究[D];东北师范大学;2017年
3 程璐扬;基于希夫碱结构的Cu~(2+)探针的合成及识别性能研究[D];辽宁科技大学;2017年
4 刘永香;基于苯并吡喃腈的新型近红外荧光探针的合成与性能研究[D];郑州大学;2017年
5 彭红萍;新型萘酰亚胺衍生物荧光离子探针的合成及性能研究[D];兰州交通大学;2017年
6 魏星;准东煤灰沉积特性实验研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
7 曹小伟;基于罗丹明B的荧光探针和[2]轮烷的设计、合成及应用研究[D];南京理工大学;2015年
8 温馨;基于罗丹明衍生物离子探针的合成及识别性质研究[D];渤海大学;2015年
9 于连伟;基于罗丹明B的铋离子荧光传感器的合成及其性能研究[D];内蒙古大学;2015年
10 陈晓燕;基于罗丹明B特异性检测Al~(3+)和Fe~(3+)荧光探针的制备研究[D];南京理工大学;2015年
,本文编号:1942427
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1942427.html