本文關(guān)鍵詞： 鉑卟啉 氧傳感器 雙親高分子 膠束 生物　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,由于有機金屬復(fù)合物光學(xué)氧傳感器在檢測環(huán)境中氧氣濃度過程中不消耗氧氣,較長的熒光壽命,操作簡單,能夠應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞外氧氣檢測等優(yōu)點成為研究熱點。相比于其他有機金屬復(fù)合物,金屬卟啉類氧傳感器在室溫下有著更強熒光或磷光和更高的靈敏度而被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,如航天、環(huán)境、食品工程和醫(yī)療等。本論文以鉑卟啉為高效的氧傳感器,設(shè)計了兩種類型的具有良好生物相容性的氧傳感器材料,分別研究了它們的光學(xué)性能,對氧氣的響應(yīng)過程,和實時監(jiān)測大腸桿菌和成骨細(xì)胞以及海拉細(xì)胞新陳代謝過程中的氧氣消耗情況的應(yīng)用,最后實現(xiàn)了細(xì)胞成像。首先,我們設(shè)計了雙親高分子來包覆四(五氟苯基)鉑卟啉(Pt2+tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin,Pt TFPP)制作成氧傳感器膠束,解決了其不能溶于水和低的熒光量子效率問題,并建立比率型的傳感體系,提高了氧傳感器在檢測氧濃度過程中的穩(wěn)定性和靈敏度。進而以Pt TFPP作為電子受體,對氧氣不敏感的聚合物點作為電子給體,設(shè)計了具有熒光共振能量轉(zhuǎn)移(Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET)效應(yīng)的納米級氧傳感器,并通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移增強熒光團強度效應(yīng)進一步提高氧傳感器的熒光量子效率。其次,由于雙親高分子具有良好的生物相容性,我們將氧傳感器實時檢測了大腸桿菌(E.coli)和成骨細(xì)胞、海拉細(xì)胞在增殖過程中的氧氣消耗情況,實現(xiàn)了將我們所設(shè)計的傳感器在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。由于氧傳感器的尺寸為納米級別,容易被細(xì)胞內(nèi)吞。通過海拉細(xì)胞的熒光成像圖(Confocal images),我們可以清晰地觀察到氧傳感器被細(xì)胞內(nèi)吞,為后續(xù)光動力治療(PDT)實驗提供有力的理論依據(jù)。最后,為了進一步擴大應(yīng)用,我們將鉑卟啉氧傳感器修飾成為大分子單體,與其他具有良好生物相容性的單體進行共聚,合成了具有氧氣敏感的雙親高分子。氧氣敏感的雙親高分子直接用于溶解氧的檢測,發(fā)現(xiàn)氧傳感器能夠準(zhǔn)確測量溶解氧含量。隨后,雙親高分子包覆參比探針建立了比率型的熒光傳感體系提高氧傳感器在檢測氧濃度過程中的穩(wěn)定性和靈敏度。與上一部分工作一樣,我們依然將傳感器應(yīng)用到實時檢測大腸桿菌和成骨細(xì)胞、海拉細(xì)胞在增殖過程中的氧氣消耗情況。實驗證明,氧傳感器可以明顯地分辨出不同細(xì)菌和細(xì)胞密度下氧氣消耗速率的不同。
[Abstract]:In recent years, due to the fact that the organometallic complex optical oxygen sensor does not consume oxygen during the detection of oxygen concentration in the environment, it has a long fluorescence life and is easy to operate. Compared with other organometallic complexes, the advantages of being able to be applied to the detection of intracellular and extracellular oxygen have become a hot topic. Metalloporphyrin oxygen sensors have been widely used in many fields, such as aerospace, environment, food engineering and medical treatment, because of their strong fluorescence or phosphorescence and higher sensitivity at room temperature. Two kinds of oxygen sensor materials with good biocompatibility were designed and their optical properties and response to oxygen were studied. And real-time monitoring of oxygen consumption in the metabolism of Escherichia coli and osteoblasts, as well as in the metabolism of Haila cells, and finally achieved cell imaging. We have designed amphiphilic macromolecules to coat tetrakisso-pentafluorophenylphenol porphyrinPt (TFPPPN) to prepare oxygen sensor micelles, which can solve the problems of insoluble water and low fluorescence quantum efficiency, and establish a proportional sensing system. The stability and sensitivity of oxygen sensor in detecting oxygen concentration are improved, and Pt TFPP is used as electron acceptor and polymer point which is not sensitive to oxygen is used as electron donor. A nanoscale oxygen sensor with fluorescence resonance Resonance Energy transfer transfer effect is designed, and the fluorescence quantum efficiency of oxygen sensor is further enhanced by fluorescence resonance energy transfer enhanced fluorescence cluster intensity effect. Due to the good biocompatibility of amphiphilic polymers, oxygen sensors were used to detect the oxygen consumption of E. coli and osteoblasts in real time. The application of the biosensor we designed in the biological field is realized. Because the oxygen sensor is nanometer in size, It is easy to be ingested by cells. Through the fluorescence imaging of Haila cells, we can clearly observe that oxygen sensors are swallowed by cells, which provides a powerful theoretical basis for the subsequent photodynamic therapy (PDT) experiment. Finally, in order to further expand the application, We modified the platinum porphyrin oxygen sensor into macromolecular monomers and copolymerized with other monomers with good biocompatibility to synthesize oxygen sensitive amphiphilic polymers which were directly used in the detection of dissolved oxygen. It was found that the oxygen sensor could accurately measure the dissolved oxygen content. Amphiphilic polymer coated reference probe has been established to improve the stability and sensitivity of oxygen sensor in the process of detecting oxygen concentration. We still use the sensor to detect the oxygen consumption of Escherichia coli and osteoblasts in real time. The oxygen sensor can distinguish the difference of oxygen consumption rate between different bacteria and cell density.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

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本文編號：1518761