有机小分子荧光探针的设计合成、性能研究及其生物应用
发布时间：2021-09-12 14:20
荧光技术已成为一种检测分析物,观测细胞形态、结构和了解生理过程的非侵入性方法。有机小分子荧光探针由于其合成可控性、设计方案灵活性和使用简便性等优点成为荧光技术在生物传感领域的重要组成部分。同时有机小分子的成像能力已成为现阶段临床诊疗过程中的重要辅助手段,在生物医学领域具有广阔的应用前景。本文提出了一种针对4-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺荧光团的简单高效的合成方法,并制备了一系列荧光探针对单胺氧化酶A进行检测。除此之外,我们还设计合成了一种氟化的有机小分子探针IR-780-F,具有靶向肿瘤组织、增强药效性、体内近红外荧光成像以及19F核磁成像等特点,进一步提高了诊疗肿瘤过程的精准性。具体工作如下:（1）4-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺荧光团的合成及探针对单胺氧化酶A的检测和成像1,8-萘二甲酰亚胺类染料被广泛应用于荧光探针的制备,但目前制备方法繁多且制备过程繁琐、耗时,需要较高的反应温度,借助大量的危险化学品浓氢碘酸或浓氢溴酸,碘甲烷或溴甲烷作为过程中的产物对人体具有较高毒性,因此开发快速、经济、安全的制备方法具有重要意义。本文以4-溴-1,8-萘二甲酰亚胺衍生物为反应...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光吸收和发射的光能耗散图[32]
青岛大学硕士学位论文3图1.1光吸收和发射的光能耗散图[32]1.3荧光探针的识别机理如图1.2所示，荧光探针基本由三部分构成[38]：（1）荧光团（fluorophore），（2）连接臂（spacer），（3）识别基团（receptor）。其中发挥主要作用部分的是荧光团和识别基团，其中连接的识别基团不同可直接导致目标待测物的种类不同。图1.2荧光探针的基本构成部分及识别特征常见的荧光团和识别基团之间的响应机理主要分为以下几类：光诱导电子转移机理（PET）[39]、分子内电荷转移机理（ICT）[40]、荧光共振能量转移（FRET）[41]、激发态分子内质子转移（ESIPT）[42]、聚集诱导发光（AIE）[43]等。1.3.1光诱导电子转移机理光诱导电子转移（PET）指分子在受到光激发时，电子给体或电子受体被激发，在两者之间发生电子转移导致荧光猝灭的过程[39]。此机理可分为两种，包括识别基
青岛大学硕士学位论文4团对荧光基团的电子转移（a-PET）和荧光基团对检测基团的电子转移（d-PET）。通常情况下，两者皆可以用轨道前沿理论解释。如图1.3所示，当分子受到光激发时，荧光分子吸收光子后，能量较高的HOMO轨道上的电子可以跃迁至能量较低的LUMO轨道上，此时若猝灭基团的HOMO轨道位于荧光团HOMO和LUMO轨道之间，则具有给电子能力猝灭基团HOMO轨道上的电子会转移到荧光团HOMO轨道上，导致激发到LUMO轨道上的电子不能顺利返回到原来的HOMO轨道而导致荧光猝灭，即a-PET过程发生。但当识别基团与被检测物结合后，识别基团轨道的能量降低，该HOMO轨道上电子不能够转移到荧光团的HOMO轨道上，从而抑制了光诱导电子转移过程的发生，探针荧光恢复。然而若猝灭基团的LUMO轨道位于荧光团HOMO和LUMO轨道之间，即d-PET过程发生。此时荧光团LUMO轨道上的电子转移到能量更低的识别基团的LUMO轨道上，导致荧光猝灭。当识别基团结合被检测物后，识别基团的LUMO轨道能量升高，此时d-PET过程受阻，荧光分子恢复荧光。图1.3光诱导电子转移效应（PET）的机理PengManshu等[44]报道了一种基于PET效应可原位定量酪氨酸酶活性的近红外荧光探针（HB-NP），能够实现高敏感和选择性原位检测细胞内酪氨酸。通过将特异性识别酪氨酸酶的间羟基苄基和促进探针在黑色素体中积累的吗啉单元连接到荧光骨架。探针本身的羟基苯基团对母体有PET效应，当使用酪氨酸酶处理时，这种效应会被羟基苯基团转化为邻醌基团而打断，荧光信号增强近48倍。图1.4基于PET机制的酪氨酸酶荧光探针[44]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Novel strategy of constructing fluorescent probe for MAO-B via cascade reaction and its application in imaging MAO-B in human astrocyte[J]. Huihuan Qin,Lingling Li,Kun Li,Xiaoqi Yu. Chinese Chemical Letters. 2019(01)
[2]多模态分子影像的研究进展[J]. 柳梅,冷德文,范学朋. 中国医学影像学杂志. 2018(06)
[3]中国癌症流行病学与防治研究现状[J]. 曾红梅,陈万青. 化学进展. 2013(09)
[4]多模态分子影像研究进展及在肿瘤疾病诊断中的应用[J]. 郝雪佳,肖振平,姜慧杰. 中华医学杂志. 2013 (09)
硕士论文
[1]有机小分子探针的设计合成及其在生物成像上的应用[D]. 史孝民.济南大学 2017
本文编号：3394381
【文章来源】：青岛大学山东省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光吸收和发射的光能耗散图[32]
青岛大学硕士学位论文3图1.1光吸收和发射的光能耗散图[32]1.3荧光探针的识别机理如图1.2所示，荧光探针基本由三部分构成[38]：（1）荧光团（fluorophore），（2）连接臂（spacer），（3）识别基团（receptor）。其中发挥主要作用部分的是荧光团和识别基团，其中连接的识别基团不同可直接导致目标待测物的种类不同。图1.2荧光探针的基本构成部分及识别特征常见的荧光团和识别基团之间的响应机理主要分为以下几类：光诱导电子转移机理（PET）[39]、分子内电荷转移机理（ICT）[40]、荧光共振能量转移（FRET）[41]、激发态分子内质子转移（ESIPT）[42]、聚集诱导发光（AIE）[43]等。1.3.1光诱导电子转移机理光诱导电子转移（PET）指分子在受到光激发时，电子给体或电子受体被激发，在两者之间发生电子转移导致荧光猝灭的过程[39]。此机理可分为两种，包括识别基
青岛大学硕士学位论文4团对荧光基团的电子转移（a-PET）和荧光基团对检测基团的电子转移（d-PET）。通常情况下，两者皆可以用轨道前沿理论解释。如图1.3所示，当分子受到光激发时，荧光分子吸收光子后，能量较高的HOMO轨道上的电子可以跃迁至能量较低的LUMO轨道上，此时若猝灭基团的HOMO轨道位于荧光团HOMO和LUMO轨道之间，则具有给电子能力猝灭基团HOMO轨道上的电子会转移到荧光团HOMO轨道上，导致激发到LUMO轨道上的电子不能顺利返回到原来的HOMO轨道而导致荧光猝灭，即a-PET过程发生。但当识别基团与被检测物结合后，识别基团轨道的能量降低，该HOMO轨道上电子不能够转移到荧光团的HOMO轨道上，从而抑制了光诱导电子转移过程的发生，探针荧光恢复。然而若猝灭基团的LUMO轨道位于荧光团HOMO和LUMO轨道之间，即d-PET过程发生。此时荧光团LUMO轨道上的电子转移到能量更低的识别基团的LUMO轨道上，导致荧光猝灭。当识别基团结合被检测物后，识别基团的LUMO轨道能量升高，此时d-PET过程受阻，荧光分子恢复荧光。图1.3光诱导电子转移效应（PET）的机理PengManshu等[44]报道了一种基于PET效应可原位定量酪氨酸酶活性的近红外荧光探针（HB-NP），能够实现高敏感和选择性原位检测细胞内酪氨酸。通过将特异性识别酪氨酸酶的间羟基苄基和促进探针在黑色素体中积累的吗啉单元连接到荧光骨架。探针本身的羟基苯基团对母体有PET效应，当使用酪氨酸酶处理时，这种效应会被羟基苯基团转化为邻醌基团而打断，荧光信号增强近48倍。图1.4基于PET机制的酪氨酸酶荧光探针[44]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Novel strategy of constructing fluorescent probe for MAO-B via cascade reaction and its application in imaging MAO-B in human astrocyte[J]. Huihuan Qin,Lingling Li,Kun Li,Xiaoqi Yu. Chinese Chemical Letters. 2019(01)
[2]多模态分子影像的研究进展[J]. 柳梅,冷德文,范学朋. 中国医学影像学杂志. 2018(06)
[3]中国癌症流行病学与防治研究现状[J]. 曾红梅,陈万青. 化学进展. 2013(09)
[4]多模态分子影像研究进展及在肿瘤疾病诊断中的应用[J]. 郝雪佳,肖振平,姜慧杰. 中华医学杂志. 2013 (09)
硕士论文
[1]有机小分子探针的设计合成及其在生物成像上的应用[D]. 史孝民.济南大学 2017
本文编号：3394381
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3394381.html
教材专著
