反应型阴离子荧光探针的设计合成和生物成像研究

发布时间：2020-08-21 23:25

【摘要】：阴离子普遍存在于生物系统中,并起着很重要的作用,对其含量的测定对于保障人体健康和生态环境具有十分重要的意义。荧光探针具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等优点,在活体生物成像方面,几乎不对细胞造成损伤,能同时显示出较高的空间和时间分辨能力。为此,我们设计合成了可用于检测CN-、S032-和ClO-的三种反应型荧光探针,主要研究内容如下:(1)设计合成了一种可在生理pH条件下对CN-进行检测的新型席夫碱“turn-on”荧光和比色探针BHDB,基于亚胺键(-CH=N)与CN-的亲核加成反应,当BHDB浓度为10μmol/L时,加入100μmol/L CN-后的荧光发射强度(F)为不存在CN-的荧光强度(F0)的66倍,即F/F0=66,并且溶液由无色变成黄色。使用高分辨电喷雾质谱(HR-ESI-MS)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和含时密度泛函理论计算(TDDFT),系统的研究了 CN-对探针光谱特性的影响。对于CN-的检出限为0.15 μmol/L,远低于世界卫生组织(WHO)设定的饮用水中最大许可限量1.9 μmol/L。此外,该探针还显示出了在活体细胞和斑马鱼中用于监测CN-的潜力。(2)设计合成了一种基于分子内电荷转移(ICT)机理,可对SO32-进行检测的咔唑-苯并吲哚(CEBI)荧光探针。加入S032-后,探针CEBI表现出明显的荧光发射波长和强度变化,最大发射波长蓝移135 nm,随SO32-浓度增加,探针在465 nm与600 nm处荧光强度之比(F465/F600)增加,并且溶液由红色变成微红色。使用HR-ESI-MS、1H-NMR和TDDFT,系统的研究了 SO32-对探针光谱特性的影响。我们发现在0～40μmol/L范围内,荧光强度在465 nm和600 nm下的比值与S032-浓度呈线性关系,检出限为0.025 μmol/L。此外,该探针还显示出了在活体细胞和斑马鱼中用于监测5032-的潜力。(3)设计合成了一种荧光素-咔唑(FCZ)新型荧光探针,用于高选择性、高灵敏度的检测ClO-。clO-与共存的阴离子、活性氧和有机硫醇相比表现出了良好的荧光“tum-on”性能。利用ESI-MS、薄层色谱(TLC)、1H-NMR和DFT/TDDFT综合分析表明,ClO-与探针的亚胺键发生反应,生成荧光素,导致530nm处发射强度显著提高,对于水中的ClO-检出限可达0.056μmol/L。此外,该探针还被成功的应用于实际水样中ClO-的检测,以及RAW264.7细胞和斑马鱼中内源性ClO-的成像。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q503;O657.3
【图文】：

我们又用薄层色谱（ＴＬＣ）进行了分析，实验发现ＦＣＺ与Ｃ１ＣＴ反应之后产逡逑生了邋２个主要的新产物，其中一个带有绿色荧光的新产物的比移值与荧光素钠的逡逑比移值一致（图４．１０）。逡逑＿邋＿邋＿邋－－邋—邋－邋－邋－邋－邋—邋—邋—逡逑？邋？邋？邋＃邋？邋－邋？邋？－逡逑Ｖｉｓｉｂｌｅ邋ｌｉｇｈｔ逦２５４邋ｎｍ逦３６５邋ｎｍ逡逑Ｆｉｇ．邋４．１０邋Ｐｈｏｔｏｓ邋ｏｆ邋ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ邋ｓｈｅｅｔｓ邋ｓｔａｉｎｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ＦＣＺ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ａｂｓｅｎｃｅ／ｐｒｅｓｅｎｃｅ邋ｏｆ逡逑ＣＩＯ－邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｕｎｄｅｒ邋ｔｈｅ邋ｖｉｓｉｂｌｅ邋ｌｉｇｈｔ，邋２５４邋ａｎｄ邋３６０邋ｎｍ邋ＵＶ邋ｌｉｇｈｔ．邋Ｓｐｏｔ：邋ＦＣＺ邋（ｌｅｆｔ），邋ＦＣＺ＋Ｃ１０＇逡逑（ｍｉｄｄｌｅ），邋ｓｏｄｉｕｍ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ邋（ｒｉｇｈｔ）．邋Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ邋ａｇｅｎｔ：邋ＣＨ２Ｃｂ：ＭｅＯＨ邋１５：１，邋ｖ／ｖ．逡逑从结构推测，我们认为由于ＣＲＴ的加入导致Ｃ＝Ｎ发生断裂，内酰胺螺环打逡逑开，并且转变为了羧基阴离子。为了进一步确认新产物的结构，我们使用柱层析逡逑对其进行了分离（硅胶，二氯甲烷：甲醇＝２０：１），并进行了１Ｈ－ＮＭＲ测试，所得逡逑谱图与荧光素结构吻合

我们又用薄层色谱（ＴＬＣ）进行了分析，实验发现ＦＣＺ与Ｃ１ＣＴ反应之后产逡逑生了邋２个主要的新产物，其中一个带有绿色荧光的新产物的比移值与荧光素钠的逡逑比移值一致（图４．１０）。逡逑＿邋＿邋＿邋－－邋—邋－邋－邋－邋－邋—邋—邋—逡逑？邋？邋？邋＃邋？邋－邋？邋？－逡逑Ｖｉｓｉｂｌｅ邋ｌｉｇｈｔ逦２５４邋ｎｍ逦３６５邋ｎｍ逡逑Ｆｉｇ．邋４．１０邋Ｐｈｏｔｏｓ邋ｏｆ邋ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ邋ｓｈｅｅｔｓ邋ｓｔａｉｎｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ＦＣＺ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ａｂｓｅｎｃｅ／ｐｒｅｓｅｎｃｅ邋ｏｆ逡逑ＣＩＯ－邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｕｎｄｅｒ邋ｔｈｅ邋ｖｉｓｉｂｌｅ邋ｌｉｇｈｔ，邋２５４邋ａｎｄ邋３６０邋ｎｍ邋ＵＶ邋ｌｉｇｈｔ．邋Ｓｐｏｔ：邋ＦＣＺ邋（ｌｅｆｔ），邋ＦＣＺ＋Ｃ１０＇逡逑（ｍｉｄｄｌｅ），邋ｓｏｄｉｕｍ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ邋（ｒｉｇｈｔ）．邋Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ邋ａｇｅｎｔ：邋ＣＨ２Ｃｂ：ＭｅＯＨ邋１５：１，邋ｖ／ｖ．逡逑从结构推测，我们认为由于ＣＲＴ的加入导致Ｃ＝Ｎ发生断裂，内酰胺螺环打逡逑开，并且转变为了羧基阴离子。为了进一步确认新产物的结构，我们使用柱层析逡逑对其进行了分离（硅胶，二氯甲烷：甲醇＝２０：１），并进行了１Ｈ－ＮＭＲ测试，所得逡逑谱图与荧光素结构吻合

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本文编号：2799978