基于生物应用的新型荧光探针的设计、合成与应用研究

论文摘要

基于近红外七甲川菁染料荧光发色团,设计合成了2个水溶性高选择性镉离子荧光探针,并实现了细胞应用；基于香豆素荧光发色团与金属配合物,设计合成了1个专一性组氨酸荧光探针,并考察了不同金属配合物的选择性识别性能。探针结构经1HNMR、13C NMR、HRMS等波谱确认。利用紫外-可见光谱和荧光光谱系统研究和阐述了两类探针对待测物的识别性能,并对其作用机制进行了初步探索。1、以七甲川菁染料（tricarbocyanine）为荧光团,四臂多酰胺为受体,基于PET原理,设计合成了两个高选择性的近红外镉离子荧光探针：CYP-1和CYP-2。其中CYP-1在中性缓冲液与有机溶剂的混合体系中专一识别Cd2+,发射波长达到789 n1m,；CYP-2则能在中性缓冲溶液中高灵敏性、高选择性的识别Cd2+,发射波长达到793nm。两个探针的吸收与发射波长均超过750nm。细胞成像实验进一步证明了该探针具有在生物体系中的潜在应用,同时实现了水溶液中近红外检测Cd2+的设计目标。2、以高荧光量子产率的7-羟基香豆素为荧光团,组氨酸甲酯为金属离子配体,Ni2+为荧光淬灭剂,利用IDA的荧光传感机理,设计合成了高灵敏性、选择性的组氨酸荧光探针：H3。Ni2+由于顺磁效应淬灭H3的荧光,加入组氨酸后,H3被置换,从而使荧光恢复。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 绪论
• 1.2 荧光分子探针的主要设计原理
• 1.2.1 受体设计原理
• 1.2.2 分子识别荧光探针的信号产生机制
• 1.3 荧光团
• 1.3.1 菁染料类荧光探针
• 2+荧光分子探针'>1.4 Cd²⁺荧光分子探针
• 1.4.1 Cd的分布与危害
• 1.4.2 镉离子荧光探针的发展
• 1.5 组氨酸荧光探针
• 1.5.1 组氨酸介绍
• 1.5.2 检测组氨酸的探针
• 1.6 本论文工作的指导思想和主要目标
• 2+荧光探针的合成与研究'>1.6.1 近红外水溶性Cd²⁺荧光探针的合成与研究
• 1.6.2 高灵敏高选择性组氨酸荧光探针的合成与研究
• 第二章 近红外水溶性镉离子荧光探针的设计、合成与光谱研究
• 2.1 设计思想
• 2.2 仪器和试剂
• 2.3 合成路线
• 2.3.1 菁染料母体合成
• 2.3.2 镉离子受体合成
• 2.3.3 探针合成
• 2.4 实验操作
• 2.5 探针CYP-1和CYP-2的光谱研究
• 2.5.1 探针pH滴定实验
• 2.5.2 样品荧光量子产率的测定
• 2.5.3 探针溶液和金属离子溶液的配制
• 2.5.4 Job曲线的测定
• 2.5.5 探针与金属离子结合常熟的测定
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 pH对探针CYP-1和CYP-2的光谱影响
• 2.6.2 探针CYP-1和CYP-2的基本的光学性质
• 2+诱导的CYP-1和CYP-2的光谱变化'>2.6.3 Cd²⁺诱导的CYP-1和CYP-2的光谱变化
• 2.6.4 探针CYP-1和CYP-2对金属离子的选择性和竞争性讨论
• 2+的结合模式讨论'>2.6.5 探针CYP-2与Cd²⁺的结合模式讨论
• 2.6.6 探针CYP-1在细胞成像中的应用
• 2.7 本章小结
• 第三章 高选择及高灵敏性组氨酸荧光探针的设计、合成与性能研究
• 3.1 设计思想
• 3.2 仪器与试剂
• 3.3 合成路线
• 3.3.1 路线概述
• 3.3.2 实验操作
• 3.4 探针H3的光谱研究
• 3.4.1 探针pH滴定实验
• 3.4.2 样品荧光量子产率的测定
• 3.4.3 探针溶液和金属离子溶液的配制
• 3.4.4 Job曲线的测定
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 pH对探针H3的影响和光谱响应
• 3.5.2 探针H3对不同金属离子的荧光响应曲线
• 2+与探针H3的络合物对组氨酸的荧光响应以及选择性竞争性'>3.5.3 Co²⁺与探针H3的络合物对组氨酸的荧光响应以及选择性竞争性
• 2+与探针H3的络合物对组氨酸的荧光响应以及选择性竞争性'>3.5.4 Cu²⁺与探针H3的络合物对组氨酸的荧光响应以及选择性竞争性
• 2+与探针H3的络合物对组氨酸的光谱响应以及选择性竞争性'>3.5.5 Ni²⁺与探针H3的络合物对组氨酸的光谱响应以及选择性竞争性
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ