新型荧光分子探针的设计及其在生物检测与成像中的应用

发布时间：2021-05-20 12:16

　　结合荧光成像技术的荧光传感原理与方法在生物检测、环境分析和医学诊断等领域中的应用越来越广泛。近红外探针结构的设计,可视化比率荧光探针的构建,灵敏的荧光颜色区间变化等元素的引入,增强了荧光探针灵敏度的同时,拓宽了应用范围。本文以气体信号分子（CO,SO₂）和酸碱度（pH）等的快速敏感检测为目标,通过合成功能化的有机分子,发展反应型的目标物识别原理,结合具有发光性能的纳米材料,在响应速率、检测灵敏度、信号输出可视化等方面进行了改进。本论文的主要研究内容如下:（1）结合CO与环钯配合物的特异性羰基化反应与钯的重原子电子效应,设计了针对CO气体以及内源性CO的荧光增强型检测方法。通过将环钯配合物修饰在苯并咪唑结构上制备了无荧光的探针结构,并通过引入羧基基团提高水溶性。当CO加入后,由于CO与环钯配合物发生羰基化反应,钯配合物结构被质解,释放出发荧光的苯并咪唑配体结构,荧光恢复。该探针与CO的特异性反应,在其它气体信号分子,活性氮氧化合物存在时具有优良的选择性,检测限达到0.06 μM。该荧光增强型的探针不仅可以用于识别溶液中的CO气体,还可以对外源性（供体提供）和内源性（... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 荧光探针的组成
    1.2 荧光探针的识别原理
        1.2.1 分子内电荷转移(ICT)
        1.2.2 光诱导电子转移(PET)
        1.2.3 激发态分子内质子转移(ESIPT)
        1.2.4 荧光共振能量转移(FRET)
        1.2.5 聚集诱导发光(AIE)
        1.2.6 C=N异构化
        1.2.7 通键能量转移(TBET)
        1.2.8 激发态复合物/激发态缔合物(Excimer Formation)
    1.3 细胞内的一氧化碳(CO)探针
        1.3.1 基于血红蛋白基因编码的CO探针
        1.3.2 钯调控羰基化反应的CO探针
        1.3.3 Pd~0调节Tsuji-Trost反应的CO探针
        1.3.4 钌配合物的CO探针
        1.3.5 钯催化氨基取代芳基碘的CO探针
    1.4 细胞内的二氧化硫及其衍生物(SO_3~(2-)/HSO_3~-)探针
        1.4.1 亲核加成反应的SO_2 (SO_3~(2-)/HSO_3~-)探针
        1.4.2 乙酰丙酸去保护的SO_2(SO_3~(2-)/HSO_3~-)探针
        1.4.3 偶氮基加成的SO_2(SO_3~(2-)/HSO_3~-)探针
        1.4.4 与氨基形成电荷转移配合物的SO_2探针
    1.5 细胞内pH值探针
        1.5.1 基于荧光素结构的pH探针
        1.5.2 基于花菁结构的pH探针
        1.5.3 基于纳米材料的pH探针
    1.6. 本文选题及主要研究内容
    参考文献
第2章 环钯配合物的荧光增强型探针对一氧化碳的灵敏检测
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzoic acid (BBA)的合成
        2.2.3 合成探针HFCO-1
        2.2.4 探针HFCO-1对CO的选择性
        2.2.5 BBA和HFCO-1量子产率的测量
        2.2.6 细胞毒性实验
        2.2.7 细胞中外源性CO的荧光成像
        2.2.8 细胞中内源性CO的荧光成像
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 探针HFCO-1的合成及其表征
        2.3.2 探针HFCO-1的光谱特征及其对CO的光谱响应
        2.3.3 探针HFCO-1对CO的荧光定量分析
        2.3.4 探针HFCO-1对CO的选择性
        2.3.5 探针HFCO-1对CO的响应机理
        2.3.6 探针HFCO-1对外源性和内源性CO的细胞成像研究
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 纳米有机复合比率荧光探针对二氧化硫及其衍生物的灵敏检测
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料及规格
        3.2.2 合成2,3,3-三甲基-1-(3-丙磺酸内酯)-3H吲哚
        3.2.3 合成有机分子DPS
        3.2.4 制备己二胺修饰的发光氧化石墨烯(Hex-FGO)
        3.2.5 纳米有机复合探针(Hex-FGO-DPS)体外检测亚硫酸氢根
        3.2.6 共聚焦荧光成像
        3.2.7 气体检测过程
        3.2.8 仪器
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 DPS的合成方法及其对亚硫酸氢根的响应
        3.3.2 比率荧光探针Hex-FGO-DPS的构建
        3.3.3 比率荧光探针Hex-FGO-DPS对亚硫酸氢根的荧光响应
        3.3.4 比率荧光探针Hex-FGO-DPS对亚硫酸氢根的选择性
        3.3.5 细胞中亚硫酸氢根的比率荧光成像研究
        3.3.6 Hex-FGO-DPS对SO_2气体的响应
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 可逆的近红外荧光探针对水中和细胞中pH值的检测
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料及规格
        4.2.2 仪器与方法
        4.2.3 合成三醛基甲烷(triformyl methane)
        4.2.4 合成Cy-A
        4.2.5 合成Cy-H
        4.2.6 量子产率的计算
        4.2.7 pKa值的计算
        4.2.8 MTT实验
        4.2.9 细胞中不同pH值成像
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Cy-H的表征与光谱特征
        4.3.2 Cy-H的吸收光谱与荧光光谱对pH值的响应
        4.3.3 Cy-H的对pH值的可逆响应与选择性
        4.3.4 细胞成像
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 铜离子调控的金团簇用于青霉胺的荧光增强检测
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 原料
        5.2.2 金团簇(MUA-AuNCs)的制备
        5.2.3 金团簇的表征
        5.2.4 探针对青霉胺荧光响应的测量
        5.2.5 实际样品中青霉胺的测量
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 MUA-AuNCs的制备
        5.3.2 MUA-AuNCs的表征
        5.3.3 铜离子对MUA-AuNCs荧光的猝灭
        5.3.4 MUA-AuNCs-Copper复合物对青霉胺的检测原理
        5.3.5 复合探针对青霉胺的荧光增强型响应
        5.3.6 复合探针对青霉胺的选择性
        5.3.7 实际样品中青霉胺的检测
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3197739