本文關鍵詞：新型比色熒光雙通道探針的設計合成及應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：活性氧物種(reactive oxygen species,ROS)、活性氮物種(reactive nitrogen species,RNS)和活性硫物種(reactive sulfur species,RSS)等生物重要物質(zhì)在維持生命體內(nèi)氧化還原狀態(tài)中起著重要作用。這些物種的濃度水平和分布情況的異常改變將會引起眾多疾病的發(fā)生。因此,這些生物重要物質(zhì)的靈敏可視化分析對于揭示它們的詳細生物功能和毒理是至關重要的。在眾多的檢測方法中,包括比色和熒光探針在內(nèi)的光學探針法的發(fā)展最為迅速。比色探針法不需要借助于任何昂貴的儀器設備,可以直接用裸眼對目標物進行分析;熒光探針法靈敏度高、操作簡單,尤其是能夠借助于共聚焦顯微成像技術來實現(xiàn)對生命體或細胞內(nèi)目標物的實時可視化示蹤分析。此外,能實現(xiàn)雙波長強度比率檢測的光學探針比單波長絕對強度定量具有更寬的動態(tài)響應范圍和更高的準確度等優(yōu)點而成為人們普遍追求的目標。在本論文中,結(jié)合光學探針的識別傳感機制,設計合成了一系列用于活性氧物種(如:過氧化氫)、活性氮物種(如:硝�；�)和活性硫物種(如:二氧化硫衍生物、硫化氫)等在內(nèi)的生物重要物質(zhì)分析檢測的比色比率熒光雙通道探針,并考察了其分析性能。具體內(nèi)容和結(jié)果如下:基于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移機制,以鄰二苯基膦苯甲酸酯作為識別受體、4-羥基-1,8-萘酰亞胺作為熒光團,設計合成了一個具有較大發(fā)射波長位移的高選擇性比色比率熒光雙通道硝�；�(HNO)探針。該探針對HNO表現(xiàn)出了高的選擇性,這歸因于HNO特異性識別受體鄰二苯基膦苯甲酸酯的選取。HNO的加入導致其吸收光譜紅移104 nm,同時探針溶液的顏色由無色變成黃色,因此該化合物能夠作為HNO體外測定的“裸眼”探針。此外,該探針不僅能夠利用比率熒光光譜法對2~35μM濃度范圍內(nèi)的HNO進行定量分析,其檢測限為0.5μM;而且還被成功用于活體細胞內(nèi)HNO濃度水平和分布情況的比率成像分析。重要的是,128 nm發(fā)射波長的紅移提高了對活體細胞內(nèi)HNO比率成像的分辨率。以鄰二苯基膦苯甲酸酯作為識別受體、4-羥基苯乙烯-TCF作為熒光團,設計合成了一個超靈敏快速響應的長波長比色比率熒光雙通道硝�；结楬NO-TCF。該探針在活性氧、活性氮和高濃度生物還原性物質(zhì)存在下仍對硝�；哂休^高的選擇性,能夠作為硝酰基體外測定的“裸眼”探針。此外,探針hno-tcf能夠利用波長比率法和熒光光譜法對0~4μm濃度范圍內(nèi)的硝�；M行定量分析,其檢測限為10nm。細胞成像和毒性實驗表明該探針在分析活體中硝�；臐舛人胶头植挤矫婢哂袧撛诘膽脙r值�；诜肿觾�(nèi)電荷轉(zhuǎn)移機制,設計合成了一個具有較大發(fā)射波長位移的比色比率熒光雙通道h2o2探針,該探針對h2o2擁有較高的選擇性,h2o2的加入導致其吸收光譜紅移81nm,同時探針溶液的顏色由無色變成黃色,因此該化合物能夠作為h2o2體外測定的“裸眼”探針。此外,h2o2的加入導致其熒光發(fā)射光譜紅移了100nm,且探針能夠利用比率熒光光譜法對18~540μm濃度范圍內(nèi)的h2o2進行定量分析,其100nm紅移的發(fā)射波長對活體細胞的高分辨比率成像是非常重要的。細胞毒性實驗證實了新設計合成的探針在正常的細胞成像實驗分析條件下幾乎是無毒的。細胞成像實驗進一步證明了該探針在研究活體細胞中的h2o2濃度水平和分布中具有一定的應用價值�；诹蚧瘹涞碾p親核性質(zhì),設計合成了一個以具有雙親電特性的鄰醛基苯甲酸酯作為硫化氫識別受體的高選擇性比色熒光雙通道探針。該探針不僅對h2s擁有杰出的選擇性,還能夠作為h2s體外測定的“裸眼”探針。此外,該探針能夠利用熒光光譜法對0~1000μm較大濃度范圍內(nèi)的h2s進行定量分析,其檢測限為2.4μm。最后,運用此探針實現(xiàn)了活體細胞內(nèi)h2s濃度水平和分布情況的熒光成像分析�；趤喠蛩釟潲}的強親核性質(zhì),設計合成了一個長波長比色熒光雙通道亞硫酸氫鹽探針。亞硫酸氫鹽的加入導致其吸收光譜顯著下降,同時探針溶液的顏色由藍色變成無色,因此該化合物能夠作為hso3-體外測定的“裸眼”探針。此外,hso3-的加入導致其熒光發(fā)射光譜較大程度的下降,且探針能夠利用熒光光譜法對0~10μm濃度范圍內(nèi)的hso3-進行定量分析,其檢測限為0.1μm。該探針最后成功用于活細胞內(nèi)hso3-的熒光成像分析�；诜肿觾�(nèi)電荷轉(zhuǎn)移機制,構(gòu)建了一個具有較大發(fā)射波長位移的比色比率熒光雙通道亞硫酸鹽探針。該探針以4-羥基萘酰亞胺作為熒光團,乙酰丙酸酯作為亞硫酸鹽的識別受體。亞硫酸鹽的加入導致其吸收光譜紅移100nm,同時探針溶液的顏色由無色變成黃色,因此該化合物能夠作為食品、飲料和藥物中亞硫酸鹽測定的“裸眼”探針。此外,亞硫酸鹽的加入導致其熒光發(fā)射光譜紅移了103nm,且探針能夠利用比率熒光光譜法對80~300μm濃度范圍內(nèi)的亞硫酸鹽進行定量分析,其103nm紅移的發(fā)射波長對準確定量比率分析是非常重要的。實際樣品的測定結(jié)果表明新制備的探針能夠提供一種優(yōu)秀的測定亞硫酸鹽的方法。
【關鍵詞】：比色熒光雙通道探針 硝�；� 過氧化氫 硫化氫 亞硫酸鹽/亞硫酸氫鹽
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-15
• 第1章 緒論15-36
• 1.1 概述15-16
• 1.2 比色探針的設計原理16
• 1.3 熒光探針的傳感原理16-20
• 1.3.1 光誘導電子轉(zhuǎn)移（photo-induced electron transfer, PET）機制16-17
• 1.3.2 分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(internal charge transfer, ICT)機制17-18
• 1.3.3 激基締合物(excimer)機制18-19
• 1.3.4 熒光共振能量轉(zhuǎn)移(Fluorescent resonance energy transfer)機制19
• 1.3.5 通過鍵能量轉(zhuǎn)移（through bond energy transfer, TBET）機制19-20
• 1.4 比色熒光探針的研究進展20-35
• 1.4.1 過氧化氫比色熒光探針20-24
• 1.4.2 二氧化硫衍生物比色熒光探針24-27
• 1.4.3 硫化氫比色熒光探針27-33
• 1.4.4 硝�；壬珶晒馓结�33-35
• 1.5 選題背景與研究內(nèi)容35-36
• 第2章 高選擇性硝�；壬嚷薀晒怆p通道探針的設計合成及生物成像應用36-49
• 2.1 引言36-37
• 2.2 探針的設計37-38
• 2.3 實驗部分38-40
• 2.3.1 原料和儀器38
• 2.3.2 探針1的合成38-39
• 2.3.3 光譜的測定39
• 2.3.4 檢測限的計算39
• 2.3.5 熒光量子效率的測定39
• 2.3.6 細胞培養(yǎng)39-40
• 2.3.7 成像分析40
• 2.3.8 細胞毒性實驗40
• 2.4 結(jié)果與討論40-48
• 2.4.1 探針對HNO的定量分析40-42
• 2.4.2 探針測定HNO的動力學研究42-44
• 2.4.3 探針的選擇性44-45
• 2.4.4 探針的光穩(wěn)定性45-46
• 2.4.5 探針響應HNO機制的研究46
• 2.4.6 探針的生物成像分析46-47
• 2.4.7 探針的細胞毒性分析47-48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 第3章 超靈敏比色深紅熒光雙通道硝酰基探針及應用49-61
• 3.1 引言49-50
• 3.2 探針的設計50-51
• 3.3 實驗部分51-54
• 3.3.1 原料和儀器51-52
• 3.3.2 目標化合物的合成52
• 3.3.3 光譜的測定52
• 3.3.4 檢測限的計算52-53
• 3.3.5 熒光量子效率的測定53
• 3.3.6 細胞培養(yǎng)53
• 3.3.7 成像分析53
• 3.3.8 細胞毒性實驗53-54
• 3.4 結(jié)果與討論54-60
• 3.4.1 探針HNO-TCF識別HNO的光譜性能研究54-55
• 3.4.2 探針HNO-TCF對HNO的響應時間55-56
• 3.4.3 探針HNO-TCF對HNO的定量分析56-57
• 3.4.4 探針HNO-TCF對HNO的選擇性57-58
• 3.4.5 探針HNO-TCF響應HNO機制的研究58
• 3.4.6 探針的生物成像分析58-59
• 3.4.7 探針的細胞毒性研究59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第4章 具有較大發(fā)射波長位移的比色比率熒光過氧化氫探針及生物成像應用61-71
• 4.1 引言61-62
• 4.2 探針的設計62
• 4.3 實驗部分62-65
• 4.3.1 原料和儀器62-63
• 4.3.2 目標化合物的合成63
• 4.3.3 光譜的測定63-64
• 4.3.4 熒光量子效率的測定64
• 4.3.5 細胞培養(yǎng)64
• 4.3.6 成像分析64
• 4.3.7 細胞毒性實驗64-65
• 4.4 結(jié)果與討論65-70
• 4.4.1 探針1識別H_2O_2的時間分析65-66
• 4.4.2 探針1對H_2O_2的定量分析66-67
• 4.4.3 探針1對H_2O_2的選擇性67-69
• 4.4.4 探針響應H_2O_2機制的研究69
• 4.4.5 探針的生物成像分析69-70
• 4.4.6 探針的細胞毒性研究70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第5章 特異性比色熒光雙通道硫化氫探針及應用71-80
• 5.1 引言71
• 5.2 探針的設計71-72
• 5.3 實驗部分72-75
• 5.3.1 原料和儀器72-73
• 5.3.2 目標化合物的合成73
• 5.3.3 光譜的測定73-74
• 5.3.4 熒光量子效率的測定74
• 5.3.5 細胞培養(yǎng)74
• 5.3.6 成像分析74
• 5.3.7 細胞毒性實驗74-75
• 5.4 結(jié)果與討論75-78
• 5.4.1 探針1識別H_2S的光譜性能研究75-76
• 5.4.2 探針1對H_2S的定量分析76
• 5.4.3 探針1對H_2S的選擇性76-77
• 5.4.4 探針響應H_2S機制的研究77
• 5.4.5 探針的生物成像分析77-78
• 5.4.6 探針的細胞毒性研究78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第6章 比色深紅熒光雙通道亞硫酸氫根探針及應用80-91
• 6.1 引言80-81
• 6.2 探針的設計81-82
• 6.3 實驗部分82-84
• 6.3.1 原料和儀器82-83
• 6.3.2 探針1的合成83
• 6.3.3 光譜的測定83
• 6.3.4 熒光量子效率的測定83-84
• 6.3.5 細胞培養(yǎng)84
• 6.3.6 成像分析84
• 6.3.7 細胞毒性實驗84
• 6.4 結(jié)果與討論84-90
• 6.4.1 探針1識別HSO_3~-的光譜性能研究84-85
• 6.4.2 探針1對HSO_3~-的pH響應85-86
• 6.4.3 探針1對HSO_3~-的響應時間86-87
• 6.4.4 探針1對HSO_3~-的定量分析87-88
• 6.4.5 探針1對HSO_3~-的選擇性88
• 6.4.6 探針的生物成像分析88-89
• 6.4.7 探針的細胞毒性研究89-90
• 6.5 本章小結(jié)90-91
• 第7章 高選擇性比色比率熒光雙通道亞硫酸根探針及應用91-100
• 7.1 引言91
• 7.2 探針的設計91-92
• 7.3 實驗部分92-94
• 7.3.1 原料和儀器92-93
• 7.3.2 探針的合成93-94
• 7.3.3 光譜的測定94
• 7.3.4 檢測限的計算94
• 7.3.5 熒光量子效率的測定94
• 7.4 結(jié)果與討論94-99
• 7.4.1 探針1識別SO_3~(2-)的光譜性能研究94-95
• 7.4.2 探針對SO_3~(2-)的定量分析95-96
• 7.4.3 響應時間對探針測定SO_3~(2-)的影響96-97
• 7.4.4 探針的選擇性97-98
• 7.4.5 樣品分析98-99
• 7.5 本章小結(jié)99-100
• 結(jié)論100-102
• 參考 文獻102-122
• 附錄122-129
• 攻讀博士學位期間發(fā)表學術論文與研究成果清單129-130
• 致謝130-131
• 作者簡介131

  本文關鍵詞：新型比色熒光雙通道探針的設計合成及應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：258973