双光子荧光粘度探针及其活细胞成像研究

发布时间：2017-09-21 10:52

  本文关键词：双光子荧光粘度探针及其活细胞成像研究

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【摘要】：自从Denk等人发展双光子荧光三维成像技术以来,人们相继开展了大量活细胞和组织的双光子生物荧光显微成像研究工作。与传统的光学显微镜、荧光显微镜以及激光扫描共焦显微镜相比,双光子生物荧光显微镜具有三维空间分辨率高、穿透深度大、自发荧光弱、光损伤小等特点。与普适性荧光显微镜、及激光扫描共焦显微镜的一个重要的不同之处在于：双光子荧光显微镜要求荧光探针具有较高的双光子荧光活性吸收截面。但双光子荧光探针的研究工作的相对滞后却限制了它在活性生物组织与细胞内纵深方向的大深度、高精度的断层荧光探测和成像方面的应用研究。因此,发展具有大的双光子荧光活性吸收截面的双光子荧光探针具有非常重要的科学价值和研究意义。目前关于双光子生物荧光探针的开发已成为一个国际研究热点。 细胞内不同区室的流体的粘度有很大差异,例如,细胞中胞质液的粘度值和水的粘度值很接近,约为1-2cp；而细胞内膜系统附近的粘度值可高达140cp。细胞内的流体粘度与细胞内物质的运输、信号转导、生物大分子之间的作用以及代谢产物的扩散等密切相关。比如,细胞质粘度的改变会影响到心肌细胞和肺巨噬细胞的生物活性,而白细胞膜粘度的增加会加速衰老,等等。因此,在细胞水平上检测微环境的粘度是一个重要的科学命题。目前虽然有许多荧光粘度探针被报道,但能够实现细胞特别是活细胞成像的粘度探针还比较少,而能够实现活细胞成像的双光子荧光粘度探针尚未见报道。 因为荧光探针在细胞内的分布是未知的,同时探针的荧光强度受到探针浓度的影响,所以单纯地通过荧光强度的改变来检测细胞内的微粘度的荧光探针只能给出细胞内高粘度区域的荧光图像,但不能给出细胞内荧光成像区域的粘度值相对大小的梯度分布图像。然而采用比率荧光粘度探针可以消除探针浓度以及仪器设备等因素引起的干扰等,从而给出细胞内荧光成像区域的微粘度梯度分布图像。 在实验工作中,我们首先发现探针A7是具有红光发射特性的双光子荧光粘度探针；而且根据实验和理论分析,认为探针A7也是一个单光子比率荧光粘度探针；进而经过对探针A1双光子吸收和荧光性能的分析,提出将探针A1用作双光子比率荧光粘度探针的猜想。 另外,鉴于高半胱氨酸在生物体内具有重要的生理功能和作用,比如,血浆中高半胱氨酸的过量可能会诱发很多中心血管疾病,等等,我们对所得到的化合物进行了较为详细的实验研究,并发现探针A7在DMSO溶剂中能够专一识别高半胱氨酸,而在混合溶剂DMSO-PBS(体积比为8：2)中可以通过裸眼来直接观测探针A7与Hcy的作用前后的颜色变化。
【关键词】：双光子荧光 粘度探针 双光子荧光显微成像技术 高半胱氨酸探针
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB34;R318.08
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 绪论14-30
• 引言14
• 1.1 双光子吸收理论与双光子生物荧光显微技术14-22
• 1.1.1 双光子吸收理论简介14-16
• 1.1.2 双光子生物荧光显微技术的特点16-17
• 1.1.3 双光子生物荧光探针概述17-18
• 1.1.4 双光子生物荧光探针所面临的问题18
• 1.1.5 近年来课题组在双光子生物荧光探针领域的成果18-22
• 1.2 生理粘度与荧光粘度探针22-25
• 1.2.1 生理粘度的功能与作用22-23
• 1.2.2 传统检测粘度的方法23-24
• 1.2.3 荧光粘度探针概况24-25
• 1.3 双光子生物荧光粘度探针构想25-26
• 1.4 本章小结26
• 参考文献26-30
• 第二章 双光子生物荧光粘度探针的设计合成与表征30-39
• 2.1 双光子生物荧光粘度探针的设计30-33
• 2.1.1 双光子生物荧光粘度探针的设计基础30-32
• 2.1.2 双光子生物荧光粘度探针的合成路线32-33
• 2.2 双光子生物荧光粘度探针的合成与表征33-37
• 2.2.1 实验仪器与试剂33
• 2.2.2 目标分子以及中间体的合成实验步骤33-37
• 2.3 本章小结37
• 参考文献37-39
• 第三章 双光子生物荧光粘度探针的光谱性质研究39-59
• 3.1 基本光谱原理与概念39-42
• 3.2 实验仪器、方法与试剂42
• 3.3 探针自身浓度对其光学性质的影响42-43
• 3.4 探针对粘度的敏感性43-47
• 3.5 可能对探针存在干扰的因素或物质47-57
• 3.6 本章小结57
• 参考文献57-59
• 第四章 双光子生物荧光粘度探针的活细胞成像及其发光机理59-67
• 4.1 生物样品的制备方法与仪器59
• 4.2 双光子生物荧光粘度探针的活细胞成像59-61
• 4.3 双光子生物荧光粘度探针的发光机理分析61-64
• 4.3.1 分子转子的光物理特性62-63
• 4.3.2 影响TICT发射的因素63
• 4.3.3 分子转子在粘度测试领域的应用63-64
• 4.4 小结64-65
• 参考文献65-67
• 第五章 比率荧光粘度探针67-75
• 5.1 比率荧光粘度探针的意义67
• 5.2 比率荧光粘度探针的检测原理67-70
• 5.2.1 单激发双发射原理67-68
• 5.2.2 双激发单发射原理68-69
• 5.2.3 荧光寿命比率成像69-70
• 5.3 探针用作单光子比率荧光粘度探针70-72
• 5.4 探针用作双光子比率荧光粘度探针72-74
• 5.5 小结74
• 参考文献74-75
• 第六章 高半胱氨酸探针75-83
• 6.1 引言75-76
• 6.2 实验部分76-79
• 6.2.1 分子设计基础与合成路线76-77
• 6.2.2 实验仪器与试剂77
• 6.2.3 实验步骤77-79
• 6.3 探针A7的光谱性质研究79-81
• 6.3.1 探针A7在DMSO溶液中的光谱行为79-80
• 6.3.2 探针A7在DMSO-PBS混合溶剂中的光谱行为与颜色变化80-81
• 6.4 本章小结81-82
• 参考文献82-83
• 第七章 总结与展望83-85
• 7.1 论文的主要内容83-84
• 7.2 论文的主要创新点84
• 7.3 有待开展的工作84-85
• 附录85-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间发表的论文92-94
• 附件94

【参考文献】

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本文编号：894093