快速响应甲醛荧光探针的合成及生物学应用

发布时间：2020-11-04 01:59

　　 近年来甲醛在生命活动中扮演的“角色”愈发受到人们关注,它不仅仅存在于环境或者食品中,也存在于人体内。人体产生的内源性甲醛有加速细胞繁殖、调节记忆形成等积极作用,但是如果外源性甲醛通过一些途径进入人体使甲醛含量超过正常范围,则会损害身体机能或者诱发一些疾病。目前报道了许多利用荧光探针技术检测细胞内甲醛含量的分子探针,大多数是基于PET机理,和甲醛发生反应后发出强荧光。这些探针结构不同、和甲醛发生的反应类型不同,所以响应时间也会有差异,有的需要反应30min,甚至更久,需要120 min。通过比较发现很多探针的响应时间较长,由于甲醛分子之间易发生聚合反应,荧光探针对产生的多聚甲醛没有响应活性,所以响应时间越长,误差越大。本文通过优化探针结构的方式设计合成了基于PET机理快速、灵敏检测甲醛的荧光探针。在第二章中,设计并合成了4个以香豆素为母体的荧光探针,分别是Coun-1、Coun-2、Coun-3和Coun-4。通过在香豆素荧光团同一位点连接不同取代基以及相同取代基连接在不同活性位点这两种方式改变分子的荧光特性,取代基分别是甲基(-CH_3)、三氟甲基(-CF_3)和苯并噻唑,取代位点分别是3位和4位。这4个探针都是以肼作为识别基团,基于PET机理使反应前后荧光强度发生变化达到检测甲醛的目的。反应前探针的荧光强度比较弱或几乎没有,和甲醛反应后抑制了PET过程,发出强荧光。首先测试了4个探针的紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱以及对甲醛的响应时间,从中筛选出的对甲醛响应最快、最适合生物领域测试的探针。测试结果是探针Coun-4和甲醛响应速度最快,反应4 min就可达最大荧光强度,之后基本保持不变;探针Coun-4最大吸收波长为432 nm,也是4个探针中最长的,细胞成像时作为激发波长对细胞损伤最小,所以选择探针Coun-4作为检测细胞内甲醛的最佳探针。在第三章中,对之前筛选出的探针Coun-4做进一步的研究实验,包括检测体系最佳pH、检测甲醛的线性浓度范围、对甲醛的选择性以及细胞成像实验。测试的结果是体系最佳pH=7~8;线性测试范围是5~100μM,在该范围内荧光强度和甲醛浓度之间表现出良好的线性,方程是y=2.041×x+293,R~2=0.9966;探针可以在HepG_2细胞中检测甲醛。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O657.3;R446.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 荧光探针的简介
        1.1.1 荧光产生的基本原理
        1.1.2 荧光探针的组成部分
        1.1.3 荧光团
        1.1.4 荧光探针分子的种类
        1.1.5 荧光探针分子的响应机制
    1.2 甲醛的检测
        1.2.1 甲醛的产生途径和危害
        1.2.2 甲醛荧光探针反应机理
    1.3 本文研究主要思路
2 香豆素为母体甲醛荧光探针的合成及筛选
    2.1 引言
    2.2 甲醛探针结构的设计思路
    2.3 仪器与试剂
    2.4 探针分子的合成与表征
        2.4.1 探针Coun-1 的合成与表征
        2.4.2 探针Coun-2 的合成与表征
        2.4.3 探针Coun-3 的合成与表征
        2.4.4 探针Coun-4 的合成与表征
    2.5 四种荧光探针的基本谱图测试及对甲醛的响应
        2.5.1 探针母液及各种待测液的配制
        2.5.2 四种探针紫外吸收和荧光发射光谱测试
        2.5.3 四种探针对甲醛响应时间的探究
    2.6 结果与讨论
        2.6.1 四种探针的基本光谱
        2.6.2 四种探针对甲醛响应时间的研究
    2.7 本章小结
3 探针Coun-4 检测甲醛的进一步探究实验
    3.1 引言
    3.2 仪器与试剂
    3.3 探针Coun-4 检测甲醛的性能测试及细胞成像实验
        3.3.1 探针母液及各种待测液的配制
        3.3.2 甲醛浓度滴定曲线的研究
        3.3.3 pH对反应体系的影响
        3.3.4 探针Coun-4 对甲醛的选择性实验
        3.3.5 探针Coun-4 的细胞成像实验
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 甲醛浓度标准曲线建立
        3.4.2 pH对反应体系的影响
        3.4.3 探针Coun-4 对甲醛的选择性测试
        3.4.4 探针Coun-4 的细胞成像测试
    3.5 本章小结
结论
参考文献
附录A 附录内容名称
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2869438