反应型次氯酸荧光探针的合成和应用

发布时间：2017-04-11 05:16

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【摘要】：在过去20年中,荧光技术在生物化学和生物物理学中的应用都得到了突飞猛进的发展。现如今荧光成像技术已经成为了一种方法学而被广泛应用于生物技术,流式细胞术,疾病的诊断,DNA的测序、鉴定及基因的分析等领域。次氯酸(HClO/ClO-)是一种重要的活性氧物种,细胞在正常环境下产生内源性次氯酸能够杀灭外来的细菌和病原体。然而,次氯酸的过量产生,会导致细胞内生物分子的非正常氧化,并引起组织的损伤和一系列疾病的发生等。因此,能够快速选择性监测生物样本中次氯酸浓度变化的荧光探针的开发设计,越来越受到关注。本论文中以次氯酸在环境和生物细胞中的检测为目的,荧光检测为手段,综合运用分子识别和分子荧光传感的原理设计合成了两例次氯酸荧光探针。以N-杂香豆素为荧光染料母体引入识别基团1,8-二萘胺,基于缩醛胺氧化机理,设计合成了一例"off-on"型次氯酸荧光探针AC-CIO,探针分子本身由于PET效应不发射荧光,当与次氯酸作用之后,识别基团部分被氧化,PET效应被抑制,在576 nn处发射出强烈的荧光,反应较迅速(2分钟内达到饱和),选择性好,最低检测限低(25 nM),而且随着次氯酸浓度的增大,溶液颜色由粉红色逐渐变为淡黄色,能够实现可视化检测。荧光共聚焦成像实验表明探针AC-ClO能够用于检测细胞内源和外源性次氯酸,而且随着刺激物浓度的增大,细胞内荧光强度不断增大。我们将吡咯基团引入BODIPY荧光母体的3位,使之形成一个更大的π-π共轭体系,基于吡咯氧化机理,设计合成了一例比率型次氯酸荧光探针BRCIO.当与次氯酸反应后,吡咯基团中的N原子被氧化为N-O配合物的形式,破坏了吡咯基团与BODIPY母体的共轭,使荧光发射波长由585 nm处蓝移到505nm,二者形成很好的线性关系。且反应前后有177倍的比率荧光增强,反应相当迅速,几乎瞬间达到饱和(1 s内),对其他活性氧有较好的选择性。根据荧光共聚焦成像实验我们还发现探针分子BRCIO能够对细胞内次氯酸进行成像,而且反应前后信号实现很好的分离,反应前探针本身主要定位在细胞质区域,而与次氯酸反应后的产物主要定位于细胞膜上。同时探针分子BRCIO还可以用于试纸中次氯酸的检测。
【关键词】：荧光探针 次氯酸 检测限 识别 细胞成像
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R914.5;TQ422
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-25
• 1.1 引言8
• 1.2 荧光产生的基本原理8-9
• 1.3 荧光分子探针的设计及识别机理9-13
• 1.3.1 荧光分子探针的设计9-10
• 1.3.2 荧光探针的识别机理10-13
• 1.4 次氯酸及反应型次氯酸荧光探针现状13-24
• 1.4.1 次氯酸的生理意义13
• 1.4.2 反应型次氯酸荧光探针的研究进展13-24
• 1.5 本论文的选题背景和设计思想24-25
• 2 基于缩醛胺氧化机理的次氯酸荧光探针25-46
• 2.1 背景介绍25
• 2.2 探针分子设计与合成路线25-26
• 2.2.1 分子设计25-26
• 2.2.2 合成路线及推断机理26
• 2.3 实验部分26-32
• 2.3.1 实验仪器与试剂26-27
• 2.3.2 探针分子及中间体的合成27-30
• 2.3.3 探针分子AC-ClO的光谱和应用性能测试方法30-32
• 2.4 探针分子AC-ClO结果与讨论32-45
• 2.4.1 探针分子AC-ClO的光谱和应用性能测试方法32-33
• 2.4.2 探针分子AC-ClO的浓度滴定实验33-35
• 2.4.3 探针分子AC-ClO对各种活性氧物种的选择性实验35
• 2.4.4 探针分子AC-ClO对常见离子的选择性和竞争性实验35-36
• 2.4.5 探针分子AC-ClO与次氯酸钠反应前后pH滴定实验36-37
• 2.4.6 探针分子AC-ClO与次氯酸反应的动力学测试37-38
• 2.4.7 探针分子AC-ClO荧光量子产率的测定38
• 2.4.8 探针分子AC-ClO细胞内次氯酸成像实验38-42
• 2.4.9 探针分子AC-ClO的细胞毒性实验42-43
• 2.4.10 探针分子AC-ClO对次氯酸检测的机理探究43-44
• 2.4.11 探针分子AC-ClO通过高斯模拟计算验证机理44-45
• 2.5 本章小结45-46
• 3 基于吡咯氧化机理的次氯酸根荧光探针46-59
• 3.1 背景介绍46
• 3.2 探针分子设计与合成路线46-47
• 3.2.1 分子设计46-47
• 3.2.2 合成路线及推断机理47
• 3.3 实验部分47-50
• 3.3.1 探针分子BRClO的合成47-48
• 3.3.2 探针分子BRClO的光谱和应用性能测试方法48-50
• 3.4 探针分子BRClO结果与讨论50-58
• 3.4.1 探针分子BRClO浓度滴定实验50-51
• 3.4.2 探针分子BRClO的紫外吸收光谱测试51
• 3.4.3 探针分子BRClO的对各种活性氧物种的选择性实验51-52
• 3.4.4 探针分子BRClO与次氯酸钠反应前后pH滴定实验52-53
• 3.4.5 探针分子BRClO与次氯酸钠反应时间响应动力学实验53
• 3.4.6 探针分子BRClO用于细胞内次氯酸成像实验53-55
• 3.4.7 探针分子BRClO细胞毒性试验55
• 3.4.8 探针分子BRClO试纸用于次氯酸检测实验55-56
• 3.4.9 探针分子BRClO对次氯酸检测的机理探究56-57
• 3.4.10 探针分子BRClO高斯模拟计算57-58
• 3.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 附录 化合物结构表征66-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

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本文编号：298399