發(fā)布時間：2017-07-16 17:12

  本文關鍵詞：可逆比率熒光分子探針的設計合成及其在生物傳感中的應用

  更多相關文章： 比率熒光分子探針 復合熒光分子探針 亞硫酸氫根 花菁染料 納米碳點 苯并噻唑

【摘要】：基于熒光分子探針的分析方法在生物醫(yī)學、細胞成像、環(huán)境檢測和食品質量與安全控制等領域起著重要的作用,因此,設計合成新型的具有特異性質的熒光分子探針一直是分析化學、生物醫(yī)學和材料科學等領域的重要研究方向�，F(xiàn)今在環(huán)境和細胞中用于檢測化學物質如金屬離子、陽離子、陰離子或生物小分子等的熒光探針相當多,但是針對環(huán)境中有害氣體二氧化硫及其衍生物的檢測則相對少,并且其中大多數(shù)探針還不適合用于生物體內的檢測。有研究表明,亞硫酸氫根能夠與花菁基團中的碳碳不飽和雙鍵發(fā)生親核加成反應,使熒光猝滅�；诖朔磻攸c,將花菁染料分別與納米碳點材料和苯并噻唑熒光基團共軛連接,設計合成了基于花菁染料的復合比率熒光探針HBT-Cy和Cy-CDs,用于環(huán)境和食品中二氧化硫及其衍生物亞硫酸氫根的檢測和細胞成像研究。本論文一共分為三大部分,每部分研究內容概括如下：第一章：首先探討了熒光分子探針的進展和背景,詳述了3種有機熒光分子的主要識別機理：FRET、PET和ICT；接著概述了二氧化硫及其衍生物的研究意義和其熒光檢測技術的發(fā)展,最后提出文章的選題和研究內容。第二章：設計合成了針對二氧化硫及亞硫酸氫根的可逆比率熒光探針,探索了其在生物體內的成像應用。首先制備了4-羥基苯-1,3-二醛,以其為母體,在兩個醛基上分別共軛連接2-氨基苯硫醇和帶磺酸根的甲基吲哚化合物1,合成了由苯并噻唑和花菁熒光基團組成的比率型可逆熒光探針HBT-Cy。用390 nm激發(fā)時,探針HBT-Cy具有兩個發(fā)射峰,分別在450 nm和590 nm處。Cy的碳碳不飽和雙鍵作為亞硫酸氫根的特定反應位點,兩者產(chǎn)生的親核加成反應使探針在590 nm處的紅色熒光猝滅,在450 nm處的藍色熒光增大。同時,隨著亞硫酸氫根濃度的增大,HBT-Cy溶液的可見光顏色由紅色逐漸褪到無色,在365nm紫外燈照射下的熒光顏色由西瓜紅逐漸變?yōu)樗{色。通過分析熒光強度F450/F590值的對數(shù)變化與HS03-濃度的關系,可實現(xiàn)定量檢測HSO3-。 HBT-Cy與HS03-反應后的加成產(chǎn)物HBT-CyO,在過氧化物如H202或TBHP的氧化作用下,可以恢復到原來的探針模式HBT-Cy,且經(jīng)過多次的氧化還原,探針HBT-Cy仍具有良好的光譜性質和反應活性。MCF-7細胞試驗表明,HBT-Cy可用于生物體內的內源性和外源性的二氧化硫及亞硫酸氫根的比率監(jiān)測,而且HBT-Cy在細胞內仍然可以發(fā)生可逆反應,在H202的氧化下可使碳碳雙鍵結構恢復,探針紅色熒光增強,藍色熒光變弱。實驗還將HBT-Cy應用于二氧化硫氣體的選擇性可視化檢測,回收率實驗說明了該探針在實際樣品中檢測HS03-的可靠性。HBT-Cy制備成本低,反應靈敏,檢測限達到0.34μM。第三章：我們制備了表面由氨基修飾的納米碳點和帶羧基的花菁基團,并研究了兩者之間的能量轉移關系。將帶羧基的花菁基團與納米碳點通過縮合反應連接,合成新型的復合熒光探針Cy-CDs。復合熒光探針Cy-CDs自身由于FRET過程,即花菁Cy的吸收峰與納米碳點CDs的的發(fā)射峰有部分重迭,使Cy-CDs的熒光強度很弱。亞硫酸氫根加入后,能夠與Cy的碳碳雙鍵發(fā)生特定的加成反應,破壞了探針的共軛結構,FRET過程中斷,CDs的熒光恢復,探針Cy-CDs的熒光增強。因此,根據(jù)探針Cy-CDs在反應前后于450 nm處的熒光比值(F/F0)變化與亞硫酸氫根濃度的線性關系,可以建立一種可靠的定量分析亞硫酸氫根濃度的方法。同時,復合熒光探針Cy-CDs被成功應用于空氣中和水溶液中二氧化硫氣體的可視化檢測以及水樣中的回收率測定。該探針由納米材料和有機材料組成,具有設計新穎、靈敏度高、制備簡單、成本低、響應快速、選擇專一等等優(yōu)點,有廣闊的應用前景。
【關鍵詞】：比率熒光分子探針 復合熒光分子探針 亞硫酸氫根 花菁染料 納米碳點 苯并噻唑
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-32
• 1.1 引言12-13
• 1.2 熒光探針技術概述13-18
• 1.2.1 熒光的定義13-15
• 1.2.2 熒光探針的識別機理15-18
• 1.2.2.1 熒光共振能量轉移(FRET)15-16
• 1.2.2.2 光誘導電子轉移(PET)16-18
• 1.3 二氧化硫及其衍生物的熒光檢測技術概述18-23
• 1.3.1 二氧化硫及其衍生物的研究意義18-20
• 1.3.2 二氧化硫及其衍生物的熒光檢測技術概述20-23
• 1.3.2.1 與醛基的加成反應20-21
• 1.3.2.2 脫乙酰丙酸酯的反應21-22
• 1.3.2.3 與碳碳雙鍵的親核加成反應22-23
• 1.4 論文選題和研究內容23-25
• 參考文獻25-32
• 第2章 可逆比率熒光分子探針的設計及其對HSO_3~-的檢測和細胞成像32-64
• 2.1 引言32-34
• 2.2 實驗部分34-39
• 2.2.1 實驗試劑34-35
• 2.2.2 儀器設備35
• 2.2.3 2,3,3-三甲基1-(3-磺酸丙基)-3H吲哚(化合物1)的合成35
• 2.2.4 5-氯甲基-2-羥基苯甲醛(SD-1)的合成35
• 2.2.5 4-羥基苯-1,3-二醛(SD-2)的合成35-36
• 2.2.6 HBT-CHO的合成36
• 2.2.7 HBT-Cy的合成36
• 2.2.8 Cy-OH的合成36
• 2.2.9 SO_2供體的合成36-37
• 2.2.10 ROS和干擾氣體的制備37
• 2.2.11 探針HBT-Cy用于檢測HSO_3的光譜分析37-38
• 2.2.12 探針的可逆實驗38
• 2.2.13 量子產(chǎn)率的計算38
• 2.2.14 細胞毒性測定38-39
• 2.2.15 探針HBT-Cy的細胞成像39
• 2.3 結果與討論39-56
• 2.3.1 探針HBT-Cy的結構表征和光譜性質39-43
• 2.3.2 探針HBT-Cy對亞硫酸氫根的光譜檢測43-45
• 2.3.3 探針HBT-Cy對亞硫酸氫根的選擇性檢測45-46
• 2.3.4 探針HBT-Cy的熒光可逆檢測46-47
• 2.3.5 可逆反應機理探究47-49
• 2.3.6 探針HBT-Cy的細胞成像和亞硫酸氫根檢測49-53
• 2.3.7 探針HBT-Cy用于二氧化硫氣體的選擇性檢測53-55
• 2.3.8 水樣中和食用糖中HSO_3的回收實驗55-56
• 2.4 本章小結56-57
• 參考文獻57-64
• 第3章 復合熒光分子探針的設計及其對HSO_3~-的檢測應用64-82
• 3.1 引言64-65
• 3.2 實驗部分65-67
• 3.2.1 實驗試劑65-66
• 3.2.2 儀器設備66
• 3.2.3 探針Cy的合成66
• 3.2.4 氨基修飾納米碳點CDs的合成66
• 3.2.5 探針Cy-CDs合成66-67
• 3.2.6 各種氣體的制備67
• 3.2.7 探針Cy-CDs用于亞硫酸氫鈉的檢測67
• 3.2.8 探針Cy-CDs的可視化檢測67
• 3.3 結果與討論67-75
• 3.3.1 探針Cy-CDs的結構表征67-69
• 3.3.2 Cy和Cy-CDs對亞硫酸氫根的光譜響應69-71
• 3.3.3 pH對探針Cy-CDs加入HSO_3前后的影響71
• 3.3.4 探針Cy-CDs用于HSO_3的檢測71-73
• 3.3.5 HSO_3的選擇性和干擾性檢測73-74
• 3.3.6 探針Cy-CDs對二氧化硫氣體的選擇性檢測74-75
• 3.3.7 探針對二氧化硫及亞硫酸氫根的檢測應用75
• 3.4 本章小結75-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-84
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 ;One-step synthesis of fluorescent hydroxyls-coated carbon dots with hydrothermal reaction and its application to optical sensing of metal ions[J];Science China(Chemistry);2011年08期

2 孟紫強;張海飛;;二氧化硫衍生物對大鼠離體主動脈環(huán)收縮影響[J];中國公共衛(wèi)生;2005年12期

3 孟紫強,張海飛;二氧化硫衍生物對大鼠離體主動脈血管環(huán)的舒張作用[J];應用與環(huán)境生物學報;2005年01期

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本文編號：549713