香豆素衍生物荧光探针的合成及其在生物成像中的应用
发布时间：2022-01-09 20:47
荧光探针由于具有选择性强、灵敏度高、操作方法简单,且可实现无创实时监测的等优点,被广泛应用于生物成像研究领域。香豆素类化合物是一类广泛分布于植物界的次生代谢物质,其基本母核结构苯并吡喃本身无荧光特性。然而,当7位或3、4位被某些取代基取代以后,就会产生较强的荧光信号,且具有较高的荧光量子产率、较大的Stokes位移、光化学性可调节和光稳定性较好等特点,是一种理想的荧光传感分子,被广泛应用于生物荧光传感的研究。本论文采用化学反应的方法,合成了具有细胞器靶向的3个香豆素类衍生物,为丰富香豆素类化合物荧光探针的制备及疾病诊断与治疗的细胞成像观察奠定和积累实验基础。具体内容如下:第一部分基于ICT化学发光机理以4-（二乙氨基）水杨醛和4,6-二羟基-2-巯基嘧啶为原料,通过化学方法合成了一种香豆素衍生物荧光探针（8-（二乙氨基）-2-硫代氧杂-2,3-二氢-4H铬[2,3-d]嘧啶-4-酮,探针2-1）。实验结果表明,当连硫代巴比妥酸功能性基团后,该探针能快速特异性地与细胞膜上GABAA受体中巴比妥酸位点结合,能长时间对多种活体细胞膜进行实时荧光成像。与商业染料DiI相比,该荧光探针具有合成方...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ｔｉｃｔ类化合物荧光发射原理??
?第一章绪论???者之间的距离大小为７－１０?ｎｍ，当二者之间距离进一步增加时，其相应的ＦＲＥＴ??效应也会进一步减弱。??Ｚｈａｏ课题组将香豆素分子与ＴＣＦ相结合形成一个新的荧光探针分子ＣＰＴ用??于特异性检测亚硫酸氢盐（ＨＳＣＶ）?［２１］。该响应机制（如图１．４所示）主要是由??于与目标检测物发生反应后阻断体系中相应的ＦＲＥＴ效应，从而产生较大的??Ｓｔｏｃｋｓ位移（１６２?ｎｍ），这种现场产生的原因来自于目标物对化合物中双键的加??成。未反应前，香豆素本身和ＴＣＦ结构之间存在相互干扰，致使ＴＣＦ受体在香??豆素的激发下产生红色荧光信号，加入ＨＳＣＶ后破坏体系中的碳碳双键，此时香??豆素供体向ＴＣＦ受体转移能量过程被打断，体系在相同激发波长下仅显示出香??豆素本身的荧光发射信号。??Ｎ?．人、？?Ｎ?ＨＳＯ，?＞?－＇－Ｎ?：＇－Ｎ?＇?ＣＮ??Ｅｍ＝４７０?ｎｍ?巧零。＞?ｃｎ?Ｅｍ＝４７０?ｎｍ?ｓ？ｈ?＋〇?—??Ｅｍ＝６３２?ｎｍ??图１．４探针分子ＣＰＴ对目标物ＨＳＣＶ的传感机理??１．１．４激发态分子内质子转移（ＥＳＩＰＴ）效应??该机理主要是指当荧光探针分子被特定的光所激发后，达到激发态的分子内??部相邻的质子给体与质子受体之间发生的相应的质子转移现象。与电子转移相比??较而言，此效应发生的速度更快，一般在几到几十皮秒内即可完成。它在自然界??中广泛存在，属于生物过程当中比较基本的质子转移方式，据文献记载［２２＿２４］，具??有ＥＳＩＰＴ效应的化合物较多。一般而言，具有该性质的化合物具有高荧光强度、??大的Ｓｔｏｃｋｓ位移以及良好的光稳定性等特性，因此这类化合物可以被应用于荧?
?第一章绪论???ｘ＾ｃＳ＾?ｚｖｗ?／ｖＶ??ＨＯ人广。人。一＂＿?，０人广０人０??Ｑ＇＇Ｎ＾??ＳｙＮＨ?ＳｙＮＨ??ｎｈ２?ｎｈ２??图１．５香豆素衍生物检测Ｚｎ２＋或Ｆｅ３＋的传感机理??１．１．５聚集诱导发光（ＡＩＥ）效应??一般情况下，当小分子探针处于稀溶液中时具有一定的荧光强度，但当浓度??逐渐增加时会出现荧光大幅减弱甚至无荧光现象，产生该现象的原因主要是分子??浓度的增加伴随着相应聚集体的生成，此时大多数探针会发生荧光猝灭，这种现??象我们称之为聚集诱导猝灭（Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ－Ｃａｕｓｅｄ?Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ，ＡＣＱ）效应，造成??这种结果主要是因为分子之间发生相互作用导致非辐射能量的转换；而与之现象??相反的是，某些化合物在较稀的溶液中无荧光，当聚集体一旦形成后体系的荧光??强度会大幅度增加，此现象即为聚集诱导发光（Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ－Ｉｎｄｕｃｅｄ?Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，??ＡＩＥ）效应［２６］，该类分子之所以在聚集态具有较强的荧光，是因为此状态下会在??一定程度上限制分子的转动和振动，进一步使非辐射跃迁减弱，从而增强相应的??荧光信号，该类发光材料在生物成像［２７］及疾病诊断治疗方面被广泛应用［２Ｗ２］。??如图１．６中的化合物所示，是己被报道的具有ＡＩＥ性质的小分子荧光探针??［３３］。与大多数荧光团不同，由于分子内的转动和振动，该化合物在溶液中的荧??光几乎完全猝灭？，当处于聚集状态时，由于激发途径被抑制导致荧光信号的增??强。在含有８０％ＤＭＳＯ的溶液中，相应荧光团的发射被完全抑制，但是随着体??系中Ｈ２０含量的增加或Ｈｇ２＋的加入使得化合物在５００?ｎｍ处的荧光
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于3-羟基黄酮的pH荧光探针合成及线粒体靶向荧光成像[J]. 王超,杨方舟,吉鹏博,王婷婷,马养民. 陕西科技大学学报. 2020(01)
[2]基于激发态分子内质子转移（ESIPT）和聚集诱导发光（AIE）活性的菲并咪唑Fe3+荧光探针及细胞成像研究[J]. 何玉倩,赵冰,阚伟,王丽艳,宋波,殷广明,毕野,陈书文. 有机化学. 2019(11)
[3]线粒体定位双光子荧光探针用于小鼠大脑炎症过程中H2O2的检测[J]. 翟保评,郝瑞林,何军,胡伟,刘志洪. 分析科学学报. 2019(05)
[4]溶酶体荧光探针的种类及特点概述[J]. 程春艳,江鑫梅,田丰收,李艳霞,朱超胜,杨志广. 生物学教学. 2019(04)
[5]聚集诱导发光材料在生物成像、疾病诊断及治疗的应用[J]. 江美娟,郭子健,唐本忠. 科技导报. 2018(22)
[6]基于聚集诱导发光荧光探针的细胞成像研究进展[J]. 王涛,马拉毛草,马恒昌. 应用化学. 2018(10)
[7]用于细胞核成像的2,7-BHVC双光子荧光探针[J]. 贾鹏飞,刘恒,张元红,刘鑫,赵宁,于晓强. 高等学校化学学报. 2010(06)
[8]一种用于细胞核成像的新型双光子荧光探针[J]. 刘鑫,刘恒,贾鹏飞,张波,王军杰,赵宁,张元红,于晓强. 高等学校化学学报. 2009(03)
博士论文
[1]超分辨显微技术示踪线粒体与溶酶体相互作用研究方法的建立及其在药物评价中的应用[D]. 陈启鑫.山东大学 2019
[2]靶标可转换型线粒体膜电位荧光指示剂及单分子/双靶标荧光探针的研制[D]. 李学晨.山东大学 2019
硕士论文
[1]基于ICT效应的pH荧光探针的制备及其在细胞成像中的研究[D]. 林博.山西大学 2019
[2]溶酶体靶向荧光探针的设计、合成和应用[D]. 石荣广.南京大学 2019
[3]二氧化硫衍生物及细胞核荧光探针的设计合成及细胞成像[D]. 李琛.中国科学技术大学 2019
[4]线粒体和溶酶体靶向的咔唑基微环境双光子荧光探针的研究[D]. 方国顺.安徽大学 2019
[5]咔唑基溶酶体靶向的双光子pH荧光探针的设计、合成及性能研究[D]. 候立玲.安徽大学 2019
[6]溶酶体、线粒体靶向定位的双光子极性荧光探针[D]. 江嘉诚.安徽大学 2017
[7]基于FRET机理的pH荧光探针的设计合成及真菌细胞pHi成像[D]. 李冉.第二军医大学 2017
[8]聚集诱导发光的荧光探针在活细胞成像和MicroRNA-21检测中的应用[D]. 张梦诗.华中科技大学 2016
[9]细胞器靶向荧光探针的设计及应用于NO和H2O2的检测与成像分析[D]. 伍伟.湖南大学 2016
本文编号：3579415
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ｔｉｃｔ类化合物荧光发射原理??
?第一章绪论???者之间的距离大小为７－１０?ｎｍ，当二者之间距离进一步增加时，其相应的ＦＲＥＴ??效应也会进一步减弱。??Ｚｈａｏ课题组将香豆素分子与ＴＣＦ相结合形成一个新的荧光探针分子ＣＰＴ用??于特异性检测亚硫酸氢盐（ＨＳＣＶ）?［２１］。该响应机制（如图１．４所示）主要是由??于与目标检测物发生反应后阻断体系中相应的ＦＲＥＴ效应，从而产生较大的??Ｓｔｏｃｋｓ位移（１６２?ｎｍ），这种现场产生的原因来自于目标物对化合物中双键的加??成。未反应前，香豆素本身和ＴＣＦ结构之间存在相互干扰，致使ＴＣＦ受体在香??豆素的激发下产生红色荧光信号，加入ＨＳＣＶ后破坏体系中的碳碳双键，此时香??豆素供体向ＴＣＦ受体转移能量过程被打断，体系在相同激发波长下仅显示出香??豆素本身的荧光发射信号。??Ｎ?．人、？?Ｎ?ＨＳＯ，?＞?－＇－Ｎ?：＇－Ｎ?＇?ＣＮ??Ｅｍ＝４７０?ｎｍ?巧零。＞?ｃｎ?Ｅｍ＝４７０?ｎｍ?ｓ？ｈ?＋〇?—??Ｅｍ＝６３２?ｎｍ??图１．４探针分子ＣＰＴ对目标物ＨＳＣＶ的传感机理??１．１．４激发态分子内质子转移（ＥＳＩＰＴ）效应??该机理主要是指当荧光探针分子被特定的光所激发后，达到激发态的分子内??部相邻的质子给体与质子受体之间发生的相应的质子转移现象。与电子转移相比??较而言，此效应发生的速度更快，一般在几到几十皮秒内即可完成。它在自然界??中广泛存在，属于生物过程当中比较基本的质子转移方式，据文献记载［２２＿２４］，具??有ＥＳＩＰＴ效应的化合物较多。一般而言，具有该性质的化合物具有高荧光强度、??大的Ｓｔｏｃｋｓ位移以及良好的光稳定性等特性，因此这类化合物可以被应用于荧?
?第一章绪论???ｘ＾ｃＳ＾?ｚｖｗ?／ｖＶ??ＨＯ人广。人。一＂＿?，０人广０人０??Ｑ＇＇Ｎ＾??ＳｙＮＨ?ＳｙＮＨ??ｎｈ２?ｎｈ２??图１．５香豆素衍生物检测Ｚｎ２＋或Ｆｅ３＋的传感机理??１．１．５聚集诱导发光（ＡＩＥ）效应??一般情况下，当小分子探针处于稀溶液中时具有一定的荧光强度，但当浓度??逐渐增加时会出现荧光大幅减弱甚至无荧光现象，产生该现象的原因主要是分子??浓度的增加伴随着相应聚集体的生成，此时大多数探针会发生荧光猝灭，这种现??象我们称之为聚集诱导猝灭（Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ－Ｃａｕｓｅｄ?Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ，ＡＣＱ）效应，造成??这种结果主要是因为分子之间发生相互作用导致非辐射能量的转换；而与之现象??相反的是，某些化合物在较稀的溶液中无荧光，当聚集体一旦形成后体系的荧光??强度会大幅度增加，此现象即为聚集诱导发光（Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ－Ｉｎｄｕｃｅｄ?Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，??ＡＩＥ）效应［２６］，该类分子之所以在聚集态具有较强的荧光，是因为此状态下会在??一定程度上限制分子的转动和振动，进一步使非辐射跃迁减弱，从而增强相应的??荧光信号，该类发光材料在生物成像［２７］及疾病诊断治疗方面被广泛应用［２Ｗ２］。??如图１．６中的化合物所示，是己被报道的具有ＡＩＥ性质的小分子荧光探针??［３３］。与大多数荧光团不同，由于分子内的转动和振动，该化合物在溶液中的荧??光几乎完全猝灭？，当处于聚集状态时，由于激发途径被抑制导致荧光信号的增??强。在含有８０％ＤＭＳＯ的溶液中，相应荧光团的发射被完全抑制，但是随着体??系中Ｈ２０含量的增加或Ｈｇ２＋的加入使得化合物在５００?ｎｍ处的荧光
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于3-羟基黄酮的pH荧光探针合成及线粒体靶向荧光成像[J]. 王超,杨方舟,吉鹏博,王婷婷,马养民. 陕西科技大学学报. 2020(01)
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[3]线粒体定位双光子荧光探针用于小鼠大脑炎症过程中H2O2的检测[J]. 翟保评,郝瑞林,何军,胡伟,刘志洪. 分析科学学报. 2019(05)
[4]溶酶体荧光探针的种类及特点概述[J]. 程春艳,江鑫梅,田丰收,李艳霞,朱超胜,杨志广. 生物学教学. 2019(04)
[5]聚集诱导发光材料在生物成像、疾病诊断及治疗的应用[J]. 江美娟,郭子健,唐本忠. 科技导报. 2018(22)
[6]基于聚集诱导发光荧光探针的细胞成像研究进展[J]. 王涛,马拉毛草,马恒昌. 应用化学. 2018(10)
[7]用于细胞核成像的2,7-BHVC双光子荧光探针[J]. 贾鹏飞,刘恒,张元红,刘鑫,赵宁,于晓强. 高等学校化学学报. 2010(06)
[8]一种用于细胞核成像的新型双光子荧光探针[J]. 刘鑫,刘恒,贾鹏飞,张波,王军杰,赵宁,张元红,于晓强. 高等学校化学学报. 2009(03)
博士论文
[1]超分辨显微技术示踪线粒体与溶酶体相互作用研究方法的建立及其在药物评价中的应用[D]. 陈启鑫.山东大学 2019
[2]靶标可转换型线粒体膜电位荧光指示剂及单分子/双靶标荧光探针的研制[D]. 李学晨.山东大学 2019
硕士论文
[1]基于ICT效应的pH荧光探针的制备及其在细胞成像中的研究[D]. 林博.山西大学 2019
[2]溶酶体靶向荧光探针的设计、合成和应用[D]. 石荣广.南京大学 2019
[3]二氧化硫衍生物及细胞核荧光探针的设计合成及细胞成像[D]. 李琛.中国科学技术大学 2019
[4]线粒体和溶酶体靶向的咔唑基微环境双光子荧光探针的研究[D]. 方国顺.安徽大学 2019
[5]咔唑基溶酶体靶向的双光子pH荧光探针的设计、合成及性能研究[D]. 候立玲.安徽大学 2019
[6]溶酶体、线粒体靶向定位的双光子极性荧光探针[D]. 江嘉诚.安徽大学 2017
[7]基于FRET机理的pH荧光探针的设计合成及真菌细胞pHi成像[D]. 李冉.第二军医大学 2017
[8]聚集诱导发光的荧光探针在活细胞成像和MicroRNA-21检测中的应用[D]. 张梦诗.华中科技大学 2016
[9]细胞器靶向荧光探针的设计及应用于NO和H2O2的检测与成像分析[D]. 伍伟.湖南大学 2016
本文编号：3579415
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