分子荧光探针用于离子检测及细胞成像研究

发布时间：2020-06-02 00:42

【摘要】：第一章:简述了荧光产生的基本原理及发展进程,介绍了荧光探针的结构及影响因素,并对常见离子响应机理及研究进展进行了综述。第二章:通过8-羟基久洛尼定-9-甲醛和2-肼吡啶一步缩合反应合成探针8-羟基-久洛尼定-(2-吡啶)腙(L1),可用于识别检测Al~(3+)。探针L1与Al~(3+)络合使溶液颜色由淡黄色变为黄色,同时在480?nm处荧光显著增强,可实现Al~(3+)的选择性识别检测,检测限为8.22×10~-88 M。通过等摩尔连续变化法测定及质谱表征,L1与Al~(3+)形成1:1的络合物,核磁共振光谱进一步确定L1与Al~(3+)的结合模式,并且可用于细胞内Al~(3+)成像研究,为探针L1应用于离子传感器研制奠定了理论基础。第三章:选用荧光素为荧光团,合成了席夫碱荧光探针荧光素单醛-(2-吡啶)腙(L2),可用于双传感检测Al~(3+)与Cu~(2+)。在两种不同的介质中,L2可以分别与这两种离子以不同的模式络合,引起不同的荧光变化,从而对Al~(3+)与Cu~(2+)实现选择性测定。在EtOH-H_2O(3:2,v/v;pH=4.0)中,L2可以选择性识别Al~(3+),与Al~(3+)形成1:1型络合物,伴随着颜色由粉色到黄色的转变,同时在440 nm处荧光增强,检测限为7.32×10~(-8)M;在CH_3CN-H_2O(2:3,v/v;pH=7.2;1M KCl)体系中,L2可以与Cu~(2+)以1:2的比例络合,溶液由橘黄色变为黄色,同时体系在520 nm处荧光增强,检测限为1.47×10~(-8)M。L2与离子的络合模式通过荧光、紫外可见吸收滴定、红外光谱、质谱与核磁进行了探究。此外,L2可以用于Cu~(2+)与Al~(3+)的细胞成像研究,说明L2在生物传感方面具有潜在的应用价值。第四章:选用蒽醌为荧光团,通过1,2-二氨基蒽醌与水杨醛一步缩合反应合成了席夫碱荧光探针2-(1-氨基-2-蒽醌亚氨甲基)苯酚(L3)。在THF-H_2O(1:1,v/v;pH=7.4)溶液中,L3可以与Cu~(2+)形成1:1络合物,溶液颜色由粉色变为蓝色,同时体系在604nm处荧光猝灭。此外,S~(2-)可以与Cu~(2+)形成十分稳定的化合物CuS,我们以L3-Cu~(2+)络合物为组合探针,基于竞争取代原理,即S~(2-)将Cu~(2+)从络合物中竞争取代出来并释放L3,使得体系颜色与荧光恢复,实现对S~(2-)的检测。因此,L3可以作为一种裸眼-荧光双渠道探针,依次实现Cu~(2+)与S~(2-)的检测。此检测体系对Cu~(2+)与S~(2-)呈现出极好的选择性,几乎不受共存离子干扰,对Cu~(2+)和S~(2-)的检测限分别为8.95×10~-88 M和1.36×10~-77 M。L3可应用于自来水加标回收检测Cu~(2+)与S~(2-);利用明显的颜色变化,我们将其制成试纸条,可以快速方便地检测这两种离子;此外,L3可用于细胞内Cu~(2+)与S~(2-)的成像研究,监测两种离子在细胞中的含量变化。因此,L3是一种具有广泛应用价值的离子探针。第五章:通过将电子供体N-乙基咔唑基团与电子受体苯并噻唑基团通过乙烯基桥连形成一个大的π-共轭体系,合成一种可以在中性介质中特异性识别检测CN~-的荧光探针3-苄基-2-(N-乙基咔唑-3-乙烯基)-苯并噻唑溴化盐(L4)。在DMSO-H_2O(3:2,v/v;pH=7.4)体系中,CN~-与L4发生亲核加成反应,会破坏π-共轭体系,阻断了分子内电荷转移,引起溶液颜色及光谱变化,实现比率荧光检测CN~-。通过核磁、质谱及密度泛函理论计算验证了CN~-与L4的反应机理。CN~-的检测限可达3.39×10~-77 M,低于世界卫生组织所规定的饮用水中CN~-最高含量标准。此外,L4可以特异性靶向亚细胞器-线粒体,并用于细胞内CN~-比率荧光成像研究。第六章:总结与展望。对本论文的工作进行简要的总结,并根据荧光探针的研究现状及发展趋势,对未来研究工作进行展望。
【图文】：

原理图,荧光发射,原理图

而言是动态的，因此动态研究是了解生理过程的关键。能够检测，确定离子分布位置，含量变化及动态传递过程，是明的有效途径。对比于上述所提到的检测方法，荧光探针由于破坏性等特点，在检测、诊疗和成像等领域有着巨大的应用荧光探针产生原理一种光致发光现象。多数有机分子的基态电子都是自旋配对S0）。当物质分子吸收入射光子能量后，价电子从较低能级跃过程中电子自旋方向不发生改变，分子处于激发单重态，符号的第一和第二电子激发单重态。激发态分子不稳定，，可能通迁方式衰变返回分子基态，也可能经由分子间的相互作用而单重态辐射跃迁回基态所伴随的发光现象（S1到 S0的辐射衰.1）[16]。

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第一章绪论和动物体内通过荧光图像真实、完整地显示细胞中代谢过程。因显微成像技术相结合成为探究生命体中代谢过程的有效手段之一究和临床诊断中的地位日益凸显。目前，基于荧光原理构建用于针颇受关注，为研究人员探究离子代谢与人体生理学之间的关系撑。子荧光探针的组成荧光探针是指可以与待测分析物发生相互作用，引起荧光性质发根据这种变化可以实现对待测物质的测定[18, 19]。荧光探针一般由基团（Receptor）、荧光基团（Fluorophore）、连接器（Spacer）
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3;Q2-33

【参考文献】