發(fā)布時(shí)間：2020-08-14 07:24

【摘要】：熒光傳感器由于具有結(jié)構(gòu)簡單、合成方便、快速響應(yīng)、操作簡單、高靈敏性和選擇性、實(shí)時(shí)監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于檢測與生理進(jìn)程或者重大疾病相關(guān)的陰陽離子、生物分子以及溫度、濕度和壓力等。隨著熒光傳感器在生命科學(xué)、材料科學(xué)、食品科學(xué)、環(huán)境檢測、生化傳感、生物成像、免疫分析、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。因此,設(shè)計(jì)出成本更低、應(yīng)用范圍更廣以及功能更加多樣化的熒光傳感器是非常有意義的!本論文基于熒光分析檢測這一研究課題,我們合成了一系列有機(jī)分子和稀土配位聚合物熒光傳感器,用于檢測活性硫、離子和硝基爆炸物。并且,在已經(jīng)報(bào)道的熒光傳感器的基礎(chǔ)上,我們做了一定程度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使其具有更加優(yōu)秀的性能。全文主要分為七個(gè)部分:一、簡要介紹了熒光傳感器的分類、設(shè)計(jì)原理和主客體識(shí)別的機(jī)理;重點(diǎn)總結(jié)了基于有機(jī)分子和稀土配位聚合物的熒光傳感器的研究進(jìn)展。二、以香豆素為熒光團(tuán),設(shè)計(jì)合成了一個(gè)基于Micheal加成機(jī)理的H_2S熒光探針。該探針對H_2S的檢測限低至5×10~-88 M,并且對H_2S的檢測過程可以在很短的時(shí)間內(nèi)(60 s)完成。此外,該探針已經(jīng)成功應(yīng)用于檢測細(xì)胞內(nèi)的H_2S。三、以香豆素為熒光團(tuán),我們成功合成了一個(gè)雙激發(fā)、雙反應(yīng)位點(diǎn)的硫醇熒光探針。當(dāng)用470 nm的光激發(fā)時(shí),探針只對ArSH有明顯的熒光信號(hào)變化;當(dāng)用451 nm的光激發(fā)時(shí),探針對Cys、Hcy和ArSH有不同的熒光信號(hào)變化,可以通過兩個(gè)不同的發(fā)射頻道區(qū)分檢測Cys、Hcy和ArSH。此外,該探針已經(jīng)成功應(yīng)用于活細(xì)胞中Cys、Hcy和ArSH的區(qū)分檢測和成像。四、在第三章工作的基礎(chǔ)上,我們基于氯代香豆素-半花菁熒光團(tuán)合成了兩個(gè)水溶性的三位點(diǎn)、三激發(fā)的近紅外熒光探針1和2。探針1和2可以用于PBS中區(qū)分檢測Cys、Hcy和GSH。當(dāng)用不同的波長激發(fā)時(shí),探針1和2對Cys、Hcy和GSH表現(xiàn)出不同的熒光響應(yīng)。此外,探針1和2還成功地應(yīng)用于通過三個(gè)不同的熒光發(fā)射通道來同時(shí)成像活細(xì)胞中外源性和內(nèi)源性的Cys、Hcy和GSH。五、通過溶劑熱法成功組裝了一個(gè)新的稀土配位聚合物(Eu-CP)。熒光測試表明Eu-CP可用作檢測Fe~(3+)/Fe~(2+)、Cr_2O_7~(2-)和NAEs的熒光探針。有趣的是,Eu-CP不但可以有效區(qū)分CrO_4~(2-)和Cr_2O_7~(2-),而且還可以靈敏地識(shí)別六種常見的NAEs,包括NB、1,3-DNB、4-NT、2,4-DNT、TNT和PA。更重要的是,Eu-CP在檢測Cr_2O_7~(2-)和NAEs的過程中可以重復(fù)使用至少5次。六、在第五章的基礎(chǔ)上,我們又通過溶劑熱法成功制備了一個(gè)新的Tb-CP。熒光光譜顯示Tb-CP可以選擇性地檢測水溶液中的Fe~(3+)、CrO_4~(2-)/Cr_2O_7~(2-)和PA。Tb-CP對于Fe~(3+)、CrO_4~(2-)/Cr_2O_7~(2-)和PA的檢測限分別低至50、100和50 nM。并且通過簡單的處理,Tb-CP在檢測CrO_4~(2-)/Cr_2O_7~(2-)和PA的過程中可以循環(huán)使用至少5次。七、論文的總結(jié)與展望,包括對本論文實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié),對論文中制備的探針?biāo)嬖诘膭?chuàng)新點(diǎn)和不足的分析,以及對基于有機(jī)分子和稀土配位聚合物的熒光探針發(fā)展的展望。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O641.4;O657.3;TP212.14
【圖文】：

文 基于有機(jī)分子和稀土配位聚合物的熒光傳感器的研究2圖1-1 熒光產(chǎn)生的機(jī)理圖（F：熒光，p：磷光，a1、a2：吸收，Ic：內(nèi)轉(zhuǎn)換；Isc：系間竄躍，Vr：振動(dòng)弛豫）1.2.2 熒光傳感器的識(shí)別原理熒光傳感器，又叫做熒光探針，是一個(gè)用于檢測和識(shí)別的體系。它可以通過識(shí)別基團(tuán)感受到外界獨(dú)特的刺激信號(hào)，并且可以將感受到的外界的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂敵龅臒晒庑盘?hào)，進(jìn)而達(dá)到對外界特定的刺激信號(hào)進(jìn)行檢測識(shí)別和記錄等目的[4-8]。1.2.3 熒光傳感器的構(gòu)成如圖1-2所示

1.2.3 熒光傳感器的構(gòu)成如圖1-2所示，一個(gè)完整的熒光傳感器通常由三部分組成[9-15]，它們分別是：熒光團(tuán)（Fluorophore），連接臂（Spacer）和識(shí)別基團(tuán)（Receptor Unit）。圖1-2 熒光傳感器的結(jié)構(gòu)

光很弱或者沒有熒光；當(dāng)熒光探針的識(shí)別基團(tuán)與待測物結(jié)合后，PET過程受到破壞，熒光探針的熒光團(tuán)恢復(fù)熒光。PET機(jī)理引起的熒光變化通�？梢杂们熬�分子軌道理論來解釋。如圖1-3所示，在光激發(fā)下，識(shí)別基團(tuán)沒有和被分析物結(jié)合前，其最高能量占有軌道（HOMO）的電子被激發(fā)到最低能量未占軌道（LUMO），熒光團(tuán)受到激發(fā)躍遷到LUMO軌道上的電子不能回到HOMO軌道，從而導(dǎo)致熒光團(tuán)熒光削弱或者淬滅。隨著識(shí)別基團(tuán)和被分析物結(jié)合后，識(shí)別基團(tuán)的HOMO軌道電子不能躍遷到熒光團(tuán)的HOMO軌道，當(dāng)光激發(fā)時(shí)，熒光團(tuán)LUMO軌道上的電子回到基態(tài)，熒光團(tuán)熒光恢復(fù)。圖1-3 前線軌道理論解釋PET機(jī)理示意圖基于PET機(jī)理的熒光探針通常表現(xiàn)為OFF-ON型。如圖1-4所示，Lin等人報(bào)道了一個(gè)基于PET機(jī)理的近紅外H2S熒光探針。該探針以BODIPY為熒光團(tuán)

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本文編號(hào)：2792704