新型二氧化硫衍生物荧光探针的设计、合成及应用研究

发布时间：2022-01-25 09:23

　　二氧化硫被认为是重要的环境污染物之一,过多摄入会引起一些呼吸性疾病,严重可致肺癌。研究报道,二氧化硫在生物体内主要以两种形式存在（亚硫酸氢根和亚硫酸根）,可以由半胱氨酸代谢途径内源性产生。适量的二氧化硫衍生物在生物体内具有独特的生理功能,适量的二氧化硫在生物体内能够调节心血管以及静脉舒张。然而,二氧化硫衍生物在生物体内的具体生理学机制尚未清楚。因此,为研究二氧化硫衍生物的具体生理学机制,发展一种用于检测生物体内二氧化硫衍生物的方法极其重要。此外,二氧化硫在生物体内与其他相关分子的相互作用以及具体的生理学关系尚未研究。以甲醛为例,在化学角度上讲,甲醛能够与二氧化硫衍生物发生反应,那么,在复杂的生物体内两者又是如何作用值得研究。两者是否会发生反应,发生反应后对生物体本身又会产生怎样的影响?这些问题,至今仍未被研究。因此,发展一种能够检测二氧化硫与甲醛相互作用的方法对研究两者之间复杂的关系具有重要意义。荧光成像法将荧光探针与显微成像仪器结合,利用目标分子与探针的相互作用引起荧光信号发生变化,从而实现对靶向分子的检测。该方法具有多个优点:灵敏度高、专一性高、操作简单、对样品无损伤、能够实时原位... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：156 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

荧光产生机理图[19]

新型二氧化硫衍生物荧光探针的设计、合成及应用研究2图1.1荧光产生机理图[19]1.3荧光探针的设计有机小分子荧光探针检测特定物质的方法主要是通过荧光探针与识别物结合前后的荧光光谱的变化（识别前后荧光强度、激发波长、发射波长或者荧光寿命的变化）实现对特定分析物的识别[20-22]。经过对大量数据分析总结可知，有机小分子荧光探针主要由两部分构成：荧光团和识别位点[23-25]。目前，荧光探针的设计策略主要分成三类：结合型、化学反应型、置换型。1.3.1结合型荧光探针结合型荧光探针是利用荧光分子与待测物之间弱的结合作用（氢键、范德华力、配位键、静电作用等）引起荧光性能（荧光强度、发射波长位移或者荧光寿命）的变化，以达到识别待测物的目的（图1.2）[26]。这种方法是最早，也是应用最为广泛的的探针设计方法。该类探针显著的特点能够实现实时可逆性地对特定分析物的检测。但是，这类荧光探针灵敏度较低，尤其在水溶液中，强的溶剂化效应会使荧光分子与待测物之间的作用变弱，导致灵敏度变差。这些存在的问题大大减弱了这类探针分子在生物体内专一性识别目标分子的能力。图1.2结合型荧光探针

济南大学博士学位论文31.3.2化学反应型荧光探针反应型荧光探针是利用待测物参与化学反应前后荧光性能发生变化的一类荧光探针设计方法。该类探针是利用待测物与荧光探针发生化学反应，形成或破坏探针主体与客体的结合，改变探针分子取代基的供体或受体的推拉电子能力，或者共轭程度，从而改变探针的光学性能，实现对待测分子的特异性识别（图1.3）[27]。该类探针现在成为了研究学者发展各种新型识别小分子荧光探针的一种有效设计方法，也成了国际研究的一个热点。相对于结合型荧光探针，这类探针灵敏度大大提高。图1.3化学反应型荧光探针1.3.3置换型荧光探针置换型荧光探针是利用荧光团与识别基团和待测物之间相互作用（氢键、配位键等）的强弱程度而引起荧光性能变化的一类荧光探针（图1.4）[28]。此类荧光探针设计的关键点在于荧光团与识别基团的结合能力要弱于荧光团与目标分析物的结合能力，这样荧光探针分子与特定分析物才能够顺利结合，从而引起荧光性能的改变。因此，利用此方法设计探针时，要考虑荧光团与待测分析物键合常数是否高于荧光团与识别基团的键合常数，只有这样才能够实现置换过程。这类探针也可实现可逆性检测目标分析物。图1.4化学反应型荧光探针1.4荧光探针响应机理到目前为止，已有多种响应机理被用于探针的设计，本节将会对常见的几种响应机理（分子内电荷转移、荧光共振能量转移、光致电子转移、聚集诱导发光机理、键能共振能量转移以及分子内质子转移）进行简单介绍。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Pyrazole-Triazine Conjugate as Highly Selective and Sensitive Fluorescence Probe for Silver （Ⅰ） Detection and Its Imaging in Living Cells[J]. LIU Yanhong,YU Bingqiong,ZHU Qingya,YAN Kun.  Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2019(05)
[2]A ratiometric fluorescent probe for the detection of hypochlorous acid in living cells and zebra fish with a long wavelength emission[J]. Haiqing Xiong,Long He,Yun Zhang,Jingpei Wang,Xiangzhi Song,Zhaoguang Yang.  Chinese Chemical Letters. 2019(05)
[3]NIR Emission Nanoparticles Based on FRET Composed of AIE Luminogens and NIR Dyes for Two-photon Fluorescence Imaging[J]. Lei-Jing Liu,Wen Liu,Guang Jia,Zhi-Yuan Wu,Bin Xu,Jun Qian,Wen-Jing Tian.  Chinese Journal of Polymer Science. 2019(04)
[4]Recent advances in formaldehyde-responsive fluorescent probes[J]. Zhiqiang Xu,Jianhua Chen,Lin-Li Hu,Ying Tan,Sheng-Hua Liu,Jun Yin.  Chinese Chemical Letters. 2017(10)
[5]荧光衍生法测定中药二氧化硫残留量研究[J]. 彭月,李雪莲,银玲,陈鸿平,樊丹青,刘友平.  中国中药杂志. 2013(02)
[6]反应型化学传感器的研究进展[J]. 陈红海,陈玉哲,李仲谨,杨清正,辛利.  有机化学. 2012(01)
[7]Formaldehyde stress[J]. HE RongQiao1*,LU Jing1,2 & MIAO JunYe1,2 1State Key Laboratory of Brain and Cognitive Sciences,Institute of Biophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China;2Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China.  Science China（Life Sciences）. 2010(12)
[8]二氧化硫衍生物引起大鼠血管舒张的细胞信号转导途径[J]. 孟紫强,李屹,张海飞,王少栋.  应用与环境生物学报. 2006(01)



本文编号：3608288