【摘要】：二氧化硫(SO2)是一種有害的環(huán)境污染物,被吸入人體后能快速生成亞硫酸鹽。SO2在體內(nèi)可內(nèi)源性產(chǎn)生,在心血管系統(tǒng)中具有獨(dú)特的生理調(diào)節(jié)作用。然而,過量的亞硫酸鹽卻能夠?qū)θ撕蛣游锂a(chǎn)生毒性作用,引發(fā)不良反應(yīng)和疾病。細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA是一些抗癌藥物的主要靶點(diǎn),由于天然DNA的熒光量子產(chǎn)量較低,尋找外源性熒光探針便顯得十分必要。本論文圍繞亞硫酸鹽和DNA的熒光探針的設(shè)計(jì)合成開展相關(guān)工作,具體內(nèi)容為:在第一章中,我們主要介紹了SO2及其衍生物的來源和相關(guān)性質(zhì),以及DNA在生物體內(nèi)的重要作用,并對前人設(shè)計(jì)的相關(guān)探針做出總結(jié)。在第二章中,我們基于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)機(jī)理并以苯并花菁為發(fā)色團(tuán)設(shè)計(jì)合成了三個熒光探針分子以用于檢測亞硫酸鹽。熒光探針的設(shè)計(jì)理念是:以α,β-不飽和雙鍵為反應(yīng)位點(diǎn),選擇性地與亞硫酸鹽發(fā)生親核加成反應(yīng),最終導(dǎo)致探針分子的光物理性質(zhì)發(fā)生變化。通過對比三個探針分子對亞硫酸鹽的識別性能,挑選出最好的熒光探針分子進(jìn)行深入探究。由于所選的探針具有較低的細(xì)胞毒性以及良好的細(xì)胞滲透性,我們將其成功地應(yīng)用于細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞內(nèi)亞硫酸鹽的熒光檢測。在第三章中,我們以6-氨基喹啉為母體,設(shè)計(jì)合成了一種用于細(xì)胞核染色的綠色熒光探針。通過紫外、熒光光譜以及圓二相色譜測試,我們發(fā)現(xiàn)魚精DNA、小牛胸腺DNA均能與所合成的探針發(fā)生相互作用,從而導(dǎo)致探針積聚在細(xì)胞核中。由于細(xì)胞核在生物體內(nèi)具有重要的作用,我們還對探針進(jìn)一步做了生物應(yīng)用,通過熒光共聚焦顯微鏡細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn),與商用細(xì)胞核染色劑DAPI對比,證明所了合成的探針具有良好的性能并可用于活細(xì)胞的細(xì)胞核染色。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R318;O657.3
【圖文】：

圖１．２探針４的結(jié)構(gòu)和響應(yīng)機(jī)理以及其應(yīng)用逡逑Ｗａｎｇ研究小組［７Ｑ］報(bào)道了一種基于ＦＲＥＴ機(jī)制的熒光探針５用于對Ｓ０２衍生逡逑物檢測（圖１．３）。這種探針的供體是熒光碳納米點(diǎn)（ＣＤｓ），受體為半花氰衍生逡逑物。碳納米點(diǎn)（ＣＤｓ）具有以下優(yōu)越性能，例如易于加工制備、化學(xué)惰性、環(huán)境逡逑友好，可以通過在ＣＤｓ的表面嫁接設(shè)計(jì)成對分析物有反應(yīng)的有機(jī)分子化學(xué)傳感逡逑器。因此，該課題組展示了一個前所未有的基于能量轉(zhuǎn)移的光致發(fā)光納米探針用逡逑于選擇性和定量性的檢測Ｓ０２衍生物，通過對具有優(yōu)良光學(xué)性能的無機(jī)分子ＣＤｓ逡逑嫁接花菁染料，該分子對ＨＳ0ｒ具有獨(dú)特反應(yīng)活性，不會受到其他分析物的干擾。逡逑焚光增強(qiáng)探針５被證實(shí)可以通過１，４－加成反應(yīng)在溶液中檢測Ｓ０２衍生物，表現(xiàn)逡逑為顏色從黃綠色到無色的比色變化，其檢測限為Ｌ８｜＿ｉｍ0ｌ／Ｌ。此外，探針可以可逡逑視化的監(jiān)測空氣中的Ｓ０２氣體。這種基于納米材料的探針制備簡單、快速。因此

圖１．４以裔基為加成位點(diǎn)的探針６的結(jié)構(gòu)和響應(yīng)機(jī)理逡逑Ｙｉｎ課題組基于醛基的親核加成反應(yīng)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種新型熒光材料探逡逑針７，該探針能夠通過熒光“開啟”的方式檢測８０３＞和ＨＳ0ｒ邋（圖１．５）。與其他相逡逑關(guān)的１４個陰離子相比，探針７對ＳＯ嚴(yán)和ＨＳＯ「有較大的選擇性。此外，與以前逡逑的工作相比，該探針可以快速檢測Ｓ０３２７ＨＳ0ｒ邋（在４分鐘內(nèi)）以及較低的檢出逡逑限（８．８ｎｍｏｌ／Ｌ）。通過核磁共振和Ｘ射線衍射分析對加合物進(jìn)行了表征，進(jìn)一步逡逑驗(yàn)證了探針７的檢測機(jī)理。最后，ＭＣＦ－７細(xì)胞熒光成像顯示，探針７可用于低逡逑細(xì)胞毒性的活細(xì)胞Ｓ０２衍生物的監(jiān)測。逡逑ｃ，Ｈ邋ｈ邋…逡逑ｐｒｏｂｅ邋７邐３３－ｆｏｌｄ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ逡逑ｎｏｎ－ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓｅ邐ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ逡逑圖１．５探針７的結(jié)構(gòu)和響應(yīng)機(jī)理逡逑１．３．３乙酰丙酸的脫保護(hù)逡逑Ｇｕ課題組［７３］研宄了一種基于硼－二吡咯乙烯選擇性檢測Ｓ０３２＿的比色比率的逡逑熒光探針ＢＯＤＩＰＹ－Ｌｅ邋（圖１．６）。硼－二吡咯甲基左炔基酯（ＢＯＤＩＰＹ－Ｌｅ）由吲逡逑哚基的ＢＯＤＩＰＹ染料和左炔基保護(hù)基團(tuán)組成，Ｓ0３２＿對其容易選擇性地脫除保護(hù)。逡逑其結(jié)果是，紫外吸收光譜和熒光發(fā)射光譜出現(xiàn)了明顯的紅移，實(shí)現(xiàn)了比色和比率逡逑的實(shí)現(xiàn)可以探測Ｓ０３２＿的熒光探針。此外

＾０邐（＿邐ｓ0３２－逡逑圖１．６以乙酰丙酸為反應(yīng)位點(diǎn)的８的結(jié)構(gòu)和響應(yīng)機(jī)理逡逑Ｏｎｏ等人報(bào)道［７４］，在溫和和中性的條件下，乙釀丙酸保護(hù)的苯酚片斷很容易逡逑被Ｓ０３＞選擇性地破壞。在本報(bào)告的基礎(chǔ)上，Ｃｈａｎｇ課題組嘗試構(gòu)建一種基于試逡逑鹵靈的新型亞硝酸鹽選擇性探針系統(tǒng)（圖１．７）。試鹵靈的乙酰丙酸在選擇性去保逡逑護(hù)乙酰丙酸基團(tuán)的基礎(chǔ)上，對水介質(zhì)中的Ｓ0３２—表現(xiàn)出明顯的顯色性和開啟型熒逡逑光信號。該探針與亞硫酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生肉眼可見的可檢測的紫外和熒光的信號變化，逡逑并對Ｓ０３２－有良好的選擇性，通過氫譜跟蹤證明了該反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理。逡逑ｉ＊ｓ0＊，邐0邐Ｓｕ丨丨ｍｅ逡逑＊邋？邐？邋＊邐＂邋ｈｅＳｓ邋ｂｕｆｆｅｒ逡逑Ｏ邐９邐（ＰＨ邋７．。）邐，，Ｖ逡逑■。肩。讀：Ｕ逡逑圖１．７探針９的結(jié)構(gòu)和響應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)前后洛液變化逡逑１．３．４其它逡逑Ｃｈａｏ等人報(bào)道一個采用偶氮基團(tuán)連接的非發(fā)射二核銥（ＩＩＩ）絡(luò)合物（ＳＰ－２）逡逑作為亞硫酸鹽和亞硫酸鹽用磷光探針１０邋（圖１．８）。ＳＰ－２對Ｓ０３２＿ｆｆ邋ＨＳ０３＿具有逡逑高選擇性和高靈敏度的激發(fā)磷光響應(yīng)。此外

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