用于活性物种检测的荧光探针的合成及应用

发布时间：2021-07-08 23:20

　　活性物质,包括活性硫（RSS,如GSH,Hcy,Cys,H₂S,H₂S_n,SO₂衍生物等）,活性氧(ROS,如O₂^·-,H₂O₂,HOCl,·OH,HOBr等)和活性氮（RNS,如ONOO^-,NO,NO₂等）。其中,活性硫物种（RSS）被定义为“在生理条件下能够氧化或还原生物分子的氧化还原活性硫分子”。硫化氢（H₂S）是一种最简单的生物硫醇,具有毒性且有臭鸡蛋气味,与CO、NO等气体一起作为重要的信号传导物质被发现。同时,它的水平异常和糖尿病、唐氏综合征、阿尔茨海默病、肝硬化等多种疾病相关。作为生物体内重要的活性硫（RSS）,SO₂/SO₃^2-/HSO₃^-在生物体内发挥着重要的作用。研究表明SO₂是除了硫化氢（H

【文章来源】：湖北师范大学湖北省

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【学位级别】：硕士

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Jablonski理论示意图

5图1-2PET过程的机理图基于PET机理，Liang等人[31]报告一种识别HOCl的荧光探针Ptz-AO。该探针是由是吩噻嗪(Ptz)和吖啶橙(AO)染料衍生而来（图1-3）。Ptz-AO是一种高HOCl选择性的荧光探针，具有快速(在5秒内)和灵敏的响应，并且作为HOCl特异性荧光探针，Ptz-AO在生物应用中表现出优异的性能，包括pH独立性和对激发激光照射中的光漂白的耐受性。利用探针Ptz-AO，成功地利用荧光显微镜对外源性和内源性的HOCl进行了实时成像。该探针被证明对HOCl的生物学研究是有用的。图1-3Ptz-AO对HClO的识别机理图1.3.2分子内电荷转移（ICT）当强供电子识别位点与具有π共轭的缺电子荧光团结合时，光子激发可引起另一个过程—分子内电荷转移(ICT)。这个过程的程度可以通过改变识别位点的供电子能力来调节。因此，这是设计荧光探针的合适机制。此类荧光探针在光激发下，会经历了从供电子部分到吸电子部分的ICT过程，可以明显增加分子的偶极矩。图1-4显示了基于ICT的荧光探针的作用机理。预计分析物可与富电子结合位点螯合或结合，大大降低受体的供电子能力，从而改变ICT的效率。这一过程将可能改变发光团的光谱性质，如吸收光谱，发射光谱和荧光寿命等。与基于PET的探针相比，基于ICT的探针不仅产生荧光强度的变化，更重要的是结合事件前后的能隙的变化会导致吸收光谱和发射光谱的变化。这种特性使得同时测量两个不同波长的荧光变化成为可能，通过ICT机理设计的荧光探针通常可以实现对检测物的荧光或紫外光谱的比率检测，这种比率型的检测能够有效地降低背景干扰和减小检测误差。

6图1-4ICT荧光探针的识别机理基于ICT原理，2016年，Xia等人[32]合成了一种含有1,8-萘酰亚胺的传感分子NA-N2H4用于肼的荧光检测（图1-5）。在探针分子中萘二甲酰亚胺的4号位引入了具有吸电子的乙酸基团。肼的存在通过选择性裂解4号位的酯键并暴露出羟基，此过程荧光发射将从445nm逐渐变为545nm，从而使NA-N2H4成为对肼的比色荧光探针。NA-N2H4在肼的比率检测中表现良好，具有快速的响应时间和理想的低检出限9.40nM(0.30ppb)。图1-5探针NA-N2H4对肼的识别示意图1.3.3荧光共振能量转移（FRET）基于FRET的荧光探针通常都会有两个发光团，分别作为能量的供、受体。两个发光团的选取应遵循一定的原则也即，荧光发射体的能量需有效的被接受体吸收，其对应的光谱也应有一定的重合度，这样才能保证能量有可能发生传递。此外，两个荧光团连接到一起后相隔的距离要在10nm以内。在FRET过程中，在一定波长的光激发下，分子中荧光供体将能量有效地传递给待激发的荧光受体，利用FRET原理设计合成的荧光分子通常具有较大的斯托克位移，并具有比率型传感的特点。


本文编号：3272531