發(fā)布時間：2018-02-28 16:41

  本文關(guān)鍵詞： BODIPY 卟啉 熒光探針 離子檢測 蛋白 細(xì)胞成像　出處：《華南理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：BODIPY類化合物是一類具有摩爾吸光系數(shù)高、熒光量子產(chǎn)率高、光化學(xué)物理性質(zhì)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)易于修飾的熒光染料。BODIPY的吸收峰的位置一般處在500 nm左右,其熒光為綠色。經(jīng)過修飾的BODIPY類化合物的吸收峰的位置可以達(dá)到550 nm以上,并且其熒光可以達(dá)到橙光、紅光甚至是近紅外光。而具有長吸收發(fā)射波長的熒光探針在實際檢測中具有突出的優(yōu)勢。本文主要開展了以下幾個方面的工作:第一方面,通過修飾BODIPY母體,在母體的3,5位通過碳碳雙鍵連接基引入苯酚基以延長其共軛結(jié)構(gòu)。引入了苯酚基團(tuán)一方面是由于其為供電子基團(tuán)能夠拓寬分子的吸收和發(fā)射波長,另一方面羥基上的氧原子能夠作為一個識別基團(tuán)絡(luò)合Fe3+。因此我們設(shè)計合成了一種新型的檢測Fe3+的turn-on型小分子熒光探針L。L在乙醇中的吸收為571 nm,其發(fā)射峰為602 nm,達(dá)到了橙紅色。L與Fe3+作用后,溶液顏色從粉紅色變?yōu)辄S色,實現(xiàn)了裸眼比色檢測Fe3+。達(dá)到滴定平衡時,其530 nm處的綠色熒光發(fā)射峰強(qiáng)度增大為原來的27倍。其檢測機(jī)理是:Fe3+與L中的對苯酚羥基絡(luò)合形成了絡(luò)合物。Fe3+絡(luò)合了氧原子上的一對孤對電子對,從而阻礙電子從對苯酚羥基部分流向BODIPY母體,也即是阻礙了ICT過程,導(dǎo)致了吸收光譜藍(lán)移,并且表現(xiàn)出熒光增強(qiáng)的結(jié)果。最后細(xì)胞實驗表明L具有良好的細(xì)胞相容性,能夠進(jìn)入細(xì)胞,并能夠檢測細(xì)胞中的Fe3+。此外,L羥基上的氫原子能夠作為一個識別基與F-作用。在乙腈溶液中,酚羥基與F-作用后形成了酚氧負(fù)離子,而酚氧負(fù)離子富含電荷,通過PET過程猝滅了母體激發(fā)態(tài)時的熒光。L與F-作用后,在337 nm、528 nm和565 nm處的吸收峰的吸收值逐漸變小,并且在402 nm和683 nm處出現(xiàn)了新的吸收峰,溶液顏色從粉紅色變?yōu)榈逅{(lán)色,這實現(xiàn)了裸眼比色檢測F-。通過四次滴定TFA的循環(huán)實驗,說明了L能夠循環(huán)再生檢測F-。第二方面,結(jié)合共軛聚合物具有熒光放大、高靈敏性、高選擇性、低檢測限、實時監(jiān)測、操作方便的特點(diǎn)。我們將芴炔與BODIPY單體通過Sonogashira偶合反應(yīng)合成了中性聚合物P1。由于共軛鏈延長以及空間位阻較小,P1的發(fā)射波長達(dá)到了深紅的波段,發(fā)射波長為648 nm,P1能夠靈敏選擇性檢測F-和CN-。P1分別與F-和CN-反應(yīng)后,溶液顏色分別從粉紅色變?yōu)殚冱S色和黃色,這實現(xiàn)了裸眼檢測這兩種離子。P1與F-反應(yīng)后,579 nm處的發(fā)射峰強(qiáng)度增強(qiáng)為原來的74.1倍,溶液的熒光顏色由紅色變?yōu)辄S色;而與CN-反應(yīng)后,514 nm和563 nm處的發(fā)射峰強(qiáng)度分別增強(qiáng)為為原來的43.6和104.2倍,溶液的熒光顏色由紅色變?yōu)樘焖{(lán)色。通過研究P1中的組成單元化合物3-4與F-和CN-作用的硼譜、氟譜、氫譜,我們得到的機(jī)理是P1中BODIPY單元中的雜化硼是反應(yīng)的中心,由于F-和CN-具有親核性,能夠?qū)ODIPY單元中吡咯雜環(huán)上的B-N鍵逐個斷掉,形成不同的化合物而呈現(xiàn)出不同的光譜變化以及顏色的變化。最后細(xì)胞實驗表明P1能夠進(jìn)入細(xì)胞,具有良好的細(xì)胞相容性,并可以用于細(xì)胞成像。此外,根據(jù)陽離子聚合物不但具有傳統(tǒng)共軛聚合物獨(dú)特的光電性能,而且還具有聚電解質(zhì)良好的水溶性等優(yōu)點(diǎn)以及DNA的重要性,我們將P1的側(cè)鏈離子化后得到陽離子聚合物P2。P2能夠靈敏選擇性檢測DNA。通過靜電相互作用形成了P2/DNA聚集體。P2在360 nm和574 nm處的吸收峰強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)DNA的濃度達(dá)到6×10-5M時,360 nm和574 nm處的吸收峰強(qiáng)度分別下降了27.2%和27.5%。同時,P2的在648 nm處的紅色熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度淬滅了66%。P2與DNA的檢測限為1×10-13 M,該結(jié)果說明了P2有望應(yīng)用于在實際上檢測DNA。細(xì)胞實驗表明P2能夠應(yīng)用于活細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞成像。第三方面,由于BODIPY跟卟啉十分相似,都是含有吡咯的結(jié)構(gòu),并且合成的方法相似,于是我們一方面考慮到卟啉大環(huán)可能具有更長的吸收和發(fā)射波長,另一面也考慮到共軛聚合物檢測的靈敏性,我們設(shè)計合成了含有卟啉單元的共軛聚合物P6。P6通過糖-凝集素特異性識別作用能夠選擇性靈敏性檢測Con A。P6與Con A作用后,由于發(fā)生了糖凝集素的特異性識別,導(dǎo)致了分子之間距離的靠近,發(fā)生能量從能量供體聚芴-亞苯基到能量受體卟啉單元的熒光共振能量轉(zhuǎn)(FRET),當(dāng)加入的Con A的濃度達(dá)到10-6 M時,聚芴-亞苯基部分的藍(lán)色熒光(456 nm)下降了57%,而卟啉單元部分的紅色熒光發(fā)射峰(625 nm)增加了5.3倍。選擇性實驗表明其他非特異性蛋白均不能使P6發(fā)生FRET,說明了P6具有良好的選擇性。細(xì)胞毒性實驗證明P6具有低毒性,這表明其有望應(yīng)用于細(xì)胞成像實驗中。
[Abstract]:In this paper , we have designed a novel turn - on type small molecular fluorescent probe , which has a high absorption peak at 337 nm , 528 nm and 565 nm . The results showed that P1 was able to enter the cell , the fluorescence color of the solution was increased to 74.1 times , the fluorescence color of the solution was decreased by 27 . 2 % and 27.5 % respectively . The red fluorescence emission peak ( 625 nm ) of the porphyrin unit was increased by 5.3 times . The selective experiment showed that none of the other non - specific proteins could make P6 , indicating that P6 has good selectivity . The cytotoxicity test proves that P6 has low toxicity , which indicates that it is expected to be applied to the cell imaging experiment .

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3

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