基于稠合香豆素的半胱氨酸双光子荧光探针的理论研究

发布时间：2022-02-09 22:33

　　由于荧光探针可以简单、快速和高效地对分析物进行实时定位、进行检测分析,因此,荧光探针在生物、化学的分析检测中具有独特的优势,尤其在生物组织医学研究领域,成为了科研人员高效地研究分析的工具。与单光子荧光探针相比,双光子（TP）荧光探针凭借其高空间分辨率、深层组织成像和准确定位等优势成为目前荧光探针领域的潮流,同时规避了单光子荧光探针易产生的光损伤、光干扰和光漂白等劣势。因此,双光子荧光探针的研究具有重要的学术意义和良好的应用前景。迄今为止,具有理想的双光子吸收（TPA）性质的荧光探针分子能够在实际中应用的很少,归根到底,对双光子荧光探针的研究还不够深入,双光子探针理论基础还有待完善,深入探讨双光子荧光探针的理论基础、设计开发新的TPA性质良好的、可实际用于检测各种识别物的生物荧光探针分子已经成为当前研究的热点问题之一。基于大量的文献调研,发现生物硫醇在原核生物和真核生物中发挥着重要的作用。作为生物硫醇天然存在的含巯基的化合物,半胱氨酸（Cys）,高半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）在细胞中的蛋白质反应过程中起关键作用。其中低分子量的Cys是人体蛋白质合成中的必需氨基酸,同时在氧化还原... 

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单光子吸收和双光子吸收

吉林大学硕士学位论文4光现象。激光的瞬时功率可以达到兆瓦量级。因此，双光子荧光的波长比激发光的要短。因此，双光子荧光显微镜技术在生物学领域有独特的优势：1.双光子吸收的波长通常较长，它比短波长的光受散射影响较小，容易穿透生物组织标本；而且长波处的近红外光比短波长的光对细胞毒性小；2.一个是激发光可更多地到达焦平面上，使激发光能更深地穿透生物组织样本；另一个只有在焦平面上才有光漂白和光毒性，更易于观察。1.2.4双光子吸收材料的应用与单光子吸收相比，双光子吸收以其良好的光学性质已经在光电子学、生物组织以及医学等领域有了广泛应用，下面以几种应用为例作简单介绍。（1）光限幅效应随着科学技术的进步对激光防护材料有更高的要求，强光的应用对人眼和光学检测器构成了潜在的危害，怎样避免这些危害也是目前的研究热点。光限幅材料（作用原理如图1.2所示）是一种可以防护激光的材料。光限幅效应一般是在强度弱的入射光下，透射率增大，但是当入射光的强度达到一定阈值，透射率反而下降[21-23]。双光子吸收过程具有瞬时特征，满足了光限幅材料的超快响应的要求。图1.2光限幅材料的作用原理示意图目前为止，已有大量的文献被报道，但是在国内对于光限幅材料的研究还是处于基础阶段，应用到实际的报道还是少数。早期的C60[24,25]、金属团簇[26]等等，到现在研究的半导体材料[27]、有共轭结构的有机化合物等，有机光限幅材料的研究也是人们一直处于前言研究领域。（2）双光子光动力学疗法个别的光敏剂在激光照射下会产生一种细胞毒素同时杀死癌细胞，达到治疗

吉林大学硕士学位论文6比，在显微成像中会比淬灭型更敏感，所以增强型和比率型荧光探针是现在荧光探针领域中更受欢迎的两种。按照荧光探针分子对被识别物的检测机制，又可以分为1）分子内电荷转移（IntramolecularChargeTransfer,ICT）；2）光诱导电子转移（Photo-inducedElectronTransfer,PET）；3）荧光共振能量转移（FluorescenceResonanceEnergyTransfer，FRET）；4）跨键能量转移（Through-bondEnergyTransfer，TBET）；5）其他机制，如激基缔合物/复合物、激发态分子内质子转移等。下面结合荧光探针的机理介绍一下双光子荧光探针的研究进展。1.4.1ICT一般的ICT机制的荧光探针分子是由“电子给体（electrondonor）-电子受体（electronacceptor）”构成，分子的识别基团或者识别基团的一部分一般是分子的给体或者受体部分。分子在光激发下，电荷会发生从供体到受体的转移。当荧光探针分子检测被识别物时，分子中电子给体的推电子能力或者电子受体的拉电子能力发生变化，同时荧光探针上识别基团与被识别物作用之后会出现不同的荧光现象[41]。当识别基团在分子中充当电子受体时，与被识别物结合之后，整个分子中的推-拉电子能力增强，分子内电荷转移程度增大，从而使分子中的HOMO和LUMO的能隙降低，造成分子吸收光谱发生红移现象（如图1.3下）；另一种情况相反，当识别基团是荧光团的电子给体时，与被识别物结合之后，本身的供电子能力降低，使分子中的推-拉电子能力减弱，ICT程度也减弱，引起分子的HOMO与LUMO的能隙升高，导致分子的吸收光谱发生蓝移现象（如图1.3上）。图1.3ICT机理的简单示意图1.4.2PET

【参考文献】：
期刊论文
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[3]新型金属团簇化合物光限幅特性实验研究[J]. 杨昆,曲士良,张驰,赵秀丽,方光宇,宋瑛林,忻新泉.  激光技术. 2000(04)
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硕士论文
[1]有机分子的双光子吸收性质的理论研究[D]. 周树兰.山东大学 2006



本文编号：3617758