金属离子及细胞成像的荧光探针研究

发布时间：2017-09-17 18:50

  本文关键词：金属离子及细胞成像的荧光探针研究

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【摘要】：荧光探针对离子、分子的识别及其在活细胞中的成像研究是探针技术在分析化学及超分子化学中的重要研究课题之一。荧光探针对离子的识别具有灵敏度高、选择性好等优点,它在生物学、医药学、环境检测等诸多领域中得到广泛应用。能应用于活细胞成像的荧光探针应具备良好水溶性和细胞通透性等特性。实现活细胞内金属离子的检测是荧光成像技术研究热点,利用荧光探针对离子、分子的识别,结合荧光显微技术检测细胞内金属离子,具有实时、在线、可视、灵敏、操作便捷等优点。本论文主要完成了以下工作:1、用荧光、紫外-可见吸收光谱、核磁、质谱、等温量热滴定等技术对5种香豆素荧光探针,香豆素醛-碳酰肼(探针1)、香豆素醛-3,5-二氨基苯甲酸(探针2)、香豆素醛-邻苯二胺(探针3)、香豆素醛-氨基硫脲(探针4)及香豆素醛-乙二胺-水杨醛(探针5)分别进行了对金属离子和阴离子的传感识别性能研究。探讨了识别作用的机理、配合作用的位点及控制条件。2、结果显示,这5种香豆素衍生物对特定金属离子都具有良好的光学探针性质。Zn2+/F-/AcO-的加入使探针1溶液的荧光增强和紫外吸收发生红移,这是由于从香豆素基团向亚胺氮原子的光诱导电子转移(PET)被禁阻;探针2对Mg2+和F-有良好识别性能,探针2中席夫碱上氮原子及羟基参与Mg2+的络合,从而禁阻了香豆素基团向亚胺氮原子的光诱导电子转移(PET),F-与羟基形成氢键被识别;探针3可用于荧光法测定Mg2+和紫外法测定Fe3+/F-/AcO-;探针4能应用于荧光增强和比率吸收选择性的识别Zn2+/F-,在混合溶剂中识别Zn2+,纯溶剂中识别F-,且加入离子均使溶液发绿色荧光;探针5荧光法选择性识别Mg2+/Ca2+/F-,紫外比率吸收识别Zn2+/F-,可作为一种多功能识别性能探针。3、对课题组合成的香豆素、罗丹明、喹啉、菲Up啉类小分子探针(探针1,4和探针6~10)和杯芳烃探针(探针11,12,13)进行了活性细胞内特定离子的荧光成像研究。上述探针在细胞成像研究中使用了荧光增强/猝灭、单/双通道、离子迁移、定量检测等多种方式来实现对包括稀土离子在内的金属离子、阴离子细胞成像识别检测。探针1和13能在细胞内成像检测阳/阴离子,而且探针1还能在细胞内实现Zn2+迁入、迁出检测过程;探针6能通过细胞内荧光成像定量检测Sb3+;探针4和7通过蓝色通道成像分别检测细胞内Zn2+和Al3+,而探针8和12通过绿色通道成像响应Al3+和稀土离子La3+/Lu3+;探针9和10通过细胞内蓝色荧光猝灭成像分别检测Pb2+和Cu2+;探针11可用于双通道成像检测Ag+。上述香豆素衍生物是一类既能对特定金属离子,又能对特定阴离子专属响应的荧光和比色探针,且每一种探针的识别介质及性能各有其特点。研究表明,结构不同的香豆素衍生物具有作为检测特定金属离子和阴离子化学传感器的应用价值。对某些金属离子有高选择性和高灵敏度的荧光探针结合荧光成像技术,可实现细胞内快速检测与生命和环境密切相关的金属离子以及部分稀土离子,这将为生物学以及医学领域提供必要的依据。
【关键词】：荧光探针 离子识别 香豆素 杯芳烃 细胞成像
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 前言8-22
• 1.1 概述8
• 1.2 香豆素荧光探针研究8-11
• 1.3 有机小分子探针荧光成像研究11-18
• 1.3.1 香豆素探针荧光成像11-12
• 1.3.2 罗丹明探针荧光成像12-14
• 1.3.3 喹啉探针荧光成像14-16
• 1.3.4 其它小分子探针荧光成像16-18
• 1.4 杯芳烃探针荧光成像研究18-19
• 1.5 本文工作19-22
• 第二章 香豆素荧光探针识别性质研究22-76
• 2.1 实验部分22-25
• 2.1.1 试剂及标准溶液22-23
• 2.1.2 仪器23-24
• 2.1.3 光谱实验方法24
• 2.1.4 核磁滴定实验方法24
• 2.1.5 等温量热滴定实验方法24-25
• 2.2 探针1的性质研究25-38
• 2.2.1 探针1对阳离子识别25-32
• 2.2.2 探针1对阴离子识别32-38
• 2.3 探针2的性质研究38-47
• 2.3.1 探针2对阳离子识别39-43
• 2.3.2 探针2对阴离子识别43-47
• 2.4 探针3的性质研究47-56
• 2.4.1 探针3对阳离子识别47-53
• 2.4.2 探针3对阴离子识别53-56
• 2.5 探针4的性质研究56-65
• 2.5.1 探针4对阳离子识别57-61
• 2.5.2 探针4对阴离子识别61-65
• 2.6 探针5的性质研究65-74
• 2.6.1 探针5对阳离子识别65-71
• 2.6.2 探针5对阴离子识别71-74
• 2.7 本章小结74-76
• 第三章 有机小分子荧光探针的细胞成像应用76-86
• 3.1 实验部分76-78
• 3.1.1 实验仪器76
• 3.1.2 溶液配制76-78
• 3.1.3 PC3和HeLa细胞培养78
• 3.2 香豆素衍生物的细胞成像研究78-81
• 3.2.1 探针1的细胞成像78-80
• 3.2.2 探针4的细胞成像80-81
• 3.3 罗丹明类荧光探针的细胞成像研究81-82
• 3.3.1 探针6的细胞成像81-82
• 3.4 喹啉类荧光探针的细胞成像研究82-83
• 3.4.1 探针7的细胞成像82-83
• 3.4.2 探针8的细胞成像83
• 3.5 菲Up啉类荧光探针的细胞成像研究83-85
• 3.5.1 探针9的细胞成像83-84
• 3.5.2 探针10的细胞成像84-85
• 3.6 本章小结85-86
• 第四章 杯芳烃荧光探针的细胞成像应用86-91
• 4.1 实验部分86-87
• 4.1.1 实验仪器86
• 4.1.2 溶液配制86
• 4.1.3 PC3和HeLa细胞培养86-87
• 4.2 探针11的细胞成像87
• 4.3 探针12的细胞成像87-88
• 4.4 探针13的细胞成像88-90
• 4.4.1 探针13对HeLa和PC3细胞的Zn2+荧光成像89
• 4.4.2 探针13对PC3细胞的F-荧光成像89-90
• 4.5 本章小结90-91
• 第五章 结论91-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-99
• 附录99-100

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本文编号：871127