本文關(guān)鍵詞：基于咔唑母體的雙光子熒光探針的設(shè)計、合成及性能研究

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【摘要】：近年來,熒光探針由于具有很高的敏感性和選擇性,可以實時監(jiān)測,并且容易操作等優(yōu)點被人們認為是一種有效的生物檢測工具。迄今為止,大部分報道的熒光探針都是單光子熒光探針,由于單光子熒光探針是用短波長激發(fā)的,存在很多缺點,比如容易造成光損傷,光漂白和背景顏色的干擾。因此,為了克服單光子熒光探針存在的缺陷,我們急需要尋求一種在長波下激發(fā),能夠應(yīng)用于細胞中進行檢測,且具有高的熒光量子產(chǎn)率,大的吸收截面積和更靈敏識別的雙光子熒光探針。次氯酸是生物體內(nèi)重要的活性氧之一,具有強氧化性,對生物體有著重要影響,也廣泛應(yīng)用于日常生活中。然而,過量的次氯酸會導致一些疾病的發(fā)生,例如癌癥等。金是一種貴重金屬,可以制作貨幣、珠寶以及一些首飾品,金離子有抗炎特性,可以用于合成關(guān)節(jié)炎、癌癥等藥物。盡管金離子有如此多的應(yīng)用,但我們還應(yīng)該注意金離子有很大的毒性,因為金離子可以和DNA緊密的結(jié)合,會導致肝臟、腎臟及神經(jīng)系統(tǒng)的損壞,所以我們一定要注意控制金離子的含量。Cu是繼Fe和Zn之后的重要過渡金屬元素,對維持生物體正常運轉(zhuǎn)起著重要作用。Cu2+離子在生物體中的含量雖然很少,但是缺乏Cu2+離子會導致生物體生長過程的紊亂,同樣,如果Cu2+含量過多的話也會對生物體產(chǎn)生很大的毒害。鑒于此,檢測生物體中次氯酸,金離子,銅離子的含量,研究活細胞中次氯酸,金離子,銅離子的動態(tài)分布,已經(jīng)成為了當今生物學和醫(yī)學研究的重要課題。本論文在查閱了大量文獻的基礎(chǔ)上,設(shè)計合成了基于咔唑的能夠選擇性識別ClO-Au3+、Cu2+的雙光子熒光探針,通過1HNMR、13CNMR以及質(zhì)譜等測試對目標探針進行了結(jié)構(gòu)表征,而且通過紫外、單光子/雙光子熒光等研究了光學性質(zhì),并成功地用于細胞成像,部分還成功定位線粒體。一、我們設(shè)計并合成了兩個水溶性的以咔唑為母體的次氯酸雙光子熒光探針。使用咔唑為母體,是因為從已報道的咔唑類熒光探針中發(fā)現(xiàn),咔唑具有很好的光穩(wěn)定性,很低的細胞毒性以及很大的雙光子吸收截面積等優(yōu)點。以咔唑基團作為電子供體,吡啶正離子作為電子受體,形成D-π-A型雙光子熒光探針,這種卓越的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)體系保證了探針的雙光子性質(zhì)。以肟作為識別基團,通過C=N鍵的旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)對次氯酸的檢測。吡啶正離子可以定位到線粒體中,而且可以增加探針的水溶性。二、在第一個工作及文獻的基礎(chǔ)之上,我們又以咔唑基團作為電子供體,乙烯基吡啶正離子作為電子受體,合成了一個新的檢測金離子的雙光子熒光探針,以2-肼吡啶作為識別基團,通過金離子的水解作用實現(xiàn)對金離子的檢測。該探針具有很高的靈敏度、很低的檢測限以及很大的Stokes位移,并成功地定位到線粒體中。三、我們設(shè)計并合成了以咔唑為母體的"turn-on"型銅離子雙光子熒光探針,該探針具有很好的光穩(wěn)定性,很低的細胞毒性以及很大的雙光子吸收截面積等優(yōu)點。我們用2-甲酰吡啶肼與醛基反應(yīng)可得到席夫堿類有機物,通過銅的水解作用成功的檢測銅離子。
【關(guān)鍵詞】：咔唑 雙光子熒光探針 細胞成像 ClO~- Au~(3+) Cu~(2+)
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 概述9-10
• 1.2 熒光探針的識別機理10-12
• 1.2.1 熒光探針的構(gòu)造10
• 1.2.2 熒光探針的光物理機理10-12
• 1.3 次氯酸熒光探針12-14
• 1.4 金離子熒光探針14-16
• 1.5 銅離子熒光探針16-17
• 1.6 選題背景和主要設(shè)計思想17-18
• 第二章 基于ClO~-離子線粒體定位的雙光子熒光傳感器的合成及光學性質(zhì)研究18-37
• 2.1 引言18-19
• 2.1.1 設(shè)計思路18-19
• 2.2 儀器與試劑19-20
• 2.3 光譜測試條件20-21
• 2.3.1 測試溶液的配制20-21
• 2.3.2 ClO~-離子的滴定實驗21
• 2.3.3 離子選擇性和競爭性21
• 2.3.4 雙光子吸收截面的測試21
• 2.4 目標化合物的合成及結(jié)構(gòu)表征21-25
• 2.4.1 HCH/HCM的合成路線21-22
• 2.4.2 化合物的合成步驟及結(jié)構(gòu)表征22-25
• 2.5 結(jié)果與討論25-36
• 2.5.1 探針HCH/HCM與ClO~-反應(yīng)的機理研究25
• 2.5.2 探針HCH/HCM對ClO~-的響應(yīng)時間、熒光滴定光譜及紫外吸收光譜25-28
• 2.5.3 檢測限28-29
• 2.5.4 探針HCH/HCM的pH的影響29-30
• 2.5.5 探針HCH的離子選擇性及競爭性實驗30-31
• 2.5.6 試紙實驗31-32
• 2.5.7 探針HCH/HCM的雙光子性質(zhì)32-33
• 2.5.8 探針HCH的細胞毒性測試33-34
• 2.5.9 探針HCH的雙光子細胞成像實驗34-35
• 2.5.10 探針HCH的線粒體定位成像35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于金離子線粒體定位的雙光子熒光傳感器的合成及光學性質(zhì)研究37-56
• 3.1 引言37-38
• 3.1.1 設(shè)計思路37-38
• 3.2 儀器與試劑38-39
• 3.3 光譜測試條件39-40
• 3.3.1 測試溶液的配制39-40
• 3.3.2 Au~(3+)子的滴定實驗40
• 3.3.3 離子選擇性和競爭性40
• 3.3.4 雙光子吸收截面的測試40
• 3.4 目標化合物的合成及結(jié)構(gòu)表征40-41
• 3.4.1 PyCM的合成路線40-41
• 3.4.2 化合物的合成步驟及結(jié)構(gòu)表征41
• 3.5 結(jié)果與討論41-55
• 3.5.1 探針PyCM對Au~(3+)/Au~+的熒光光譜及紫外吸收41-43
• 3.5.2 檢測限43
• 3.5.3 探針PyCM對Au~(3+)的反應(yīng)時間43-44
• 3.5.4 探針PyCM的離子選擇性及競爭性實驗44-46
• 3.5.5 探針PyCM的pH影響46-47
• 3.5.6 探針PyCM對Au~(3+)離子的反應(yīng)機理47-51
• 3.5.7 探針PyCM的雙光子性質(zhì)51-52
• 3.5.8 探針PyCM的細胞毒性測試52-53
• 3.5.9 探針PyCM的雙光子細胞成像實驗53-54
• 3.5.10 探針PyCM的線粒體定位成像54-55
• 3.6 本章小結(jié)55-56
• 第四章 基于銅離子雙光子熒光傳感器的合成及光學性質(zhì)研究56-71
• 4.1 引言56-57
• 4.1.1 設(shè)計思路57
• 4.2 儀器與試劑57-58
• 4.3 光譜測試條件58-59
• 4.3.1 測試溶液的配制59
• 4.3.2 Cu~(2+)離子的滴定實驗59
• 4.3.3 離子選擇性和競爭性59
• 4.3.4 雙光子吸收截面的測試59
• 4.4 目標化合物的合成及結(jié)構(gòu)表征59-60
• 4.4.1 CuCM的合成路線59-60
• 4.4.2 化合物的合成步驟及結(jié)構(gòu)表征60
• 4.5 結(jié)果與討論60-70
• 4.5.1 探針CuCM對Cu~(2+)離子的紫外吸收和熒光光譜60-61
• 4.5.2 檢測限61-62
• 4.5.3 探針CuCM對Cu~(2+)的反應(yīng)時間62-63
• 4.5.4 探針CuCM的離子選擇性及競爭性實驗63-64
• 4.5.5 探針CuCM的pH影響64-65
• 4.5.6 探針CuCM與Cu~(2+)離子反應(yīng)的機理研究65-67
• 4.5.7 探針CuCM的雙光子性質(zhì)67-69
• 4.5.8 探針CuCM的細胞毒性測試69
• 4.5.9 探針CuCM的雙光子細胞成像實驗69-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 參考文獻71-88
• 第五章 總結(jié)88-89
• 碩士期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 SONG FengLing;NING HouFu;SHE HaiYing;WANG JingYun;PENG XiaoJun;;A turn-on fluorescent probe for Au~(3+) based on rodamine derivative and its bioimaging application[J];Science China(Chemistry);2014年07期

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本文編號：698685