新型稀土荧光探针及单线态氧的时间分辨荧光分析

论文摘要

基于稀土荧光探针长寿命荧光特性而发展起来的高灵敏度时间分辨荧光生化分析技术已经在临床检测与生物技术领域得到了广泛的应用。在本学位论文的研究中,设计、制备和表征了两种新型的铕配合物单线态氧特异性荧光探针和一种铕配合物荧光标记探针,发现了一个新的单线态氧生成体系,建立了基于稀土配合物探针的单线态氧时间分辨荧光测定技术和时间分辨荧光成像技术。设计并合成了一种新型铕配合物单线态氧荧光探针4’-（9-蒽基）-2,2’:6’,2"-联三吡啶-6,6"-二甲胺四乙酸-Eu3+(ATTA-Eu3+)。该探针几乎不发荧光,与单线态氧特异性反应生成内氧化物后其荧光量子产率增加17倍,变为强荧光性物质。该探针具有化学稳定性高、pH值使用范围宽、单线态氧选择性和灵敏度高及反应速率快等优点。利用单线态氧荧光探针ATTA-Eu3+及吸光度探针和ESR探针,首次证明了铜离子催化的维生素C耗氧氧化体系中单线态氧的产生。同时对该反应的过程和影响因素进行了研究,提出了该体系中单线态氧生成的可能机理。在ATTA-Eu3+研究的基础上,通过对探针的结构进行改进,得到了具有更高反应速率的单线态氧特异性铕配合物荧光探针MTTA-Eu3+,该探针除了具有ATTA-Eu3+探针同样的优点之外,其与单线态氧的反应速率常数要比ATTA-Eu3+大一个数量级。利用MTTA-Eu3+探针和时间分辨荧光成像技术,成功地对光动力学过程中光敏化剂标记的活体Hela细胞中单线态氧的时间和空间分布状况进行了实时、原位监测。合成了一种新型有机配位体4’-（5’"-三氯均三嗪氨基萘基）-2,2’,6’,2"-联三吡啶-6,6"-二甲胺四乙酸（DCT-NTTA）,利用核磁共振、红外光谱、元素分析和质谱等手段对合成的中间体和最终产物进行了表征,同时考察了荧光标记物探针DCT-NTTA-Eu3+配合物的荧光性质。

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 第一节 时间分辨荧光分析技术及其在生化分析中的应用
• 1.1.1 时间分辨荧光分析技术的特点及其检测原理
• 1.1.1.1 稀土离子配合物的荧光发光机理及荧光性质
• 1.1.1.2 时间分辨荧光测定原理
• 1.1.2 时间分辨荧光分析技术在生化分析中的应用
• 1.1.2.1 时间分辨荧光分析技术在免疫分析中的应用
• 1.1.2.2 时间分辨荧光分析技术在DNA 杂交分析中的应用
• 1.1.2.3 时间分辨荧光分析技术在细胞活性测定中的应用
• 1.1.2.4 时间分辨荧光分析技术在离子及活性小分子检测中的应用
• 1.1.2.5 时间分辨荧光分析技术在荧光显微分析中的应用
• 第二节 单线态氧及其检测技术
• 1.2.1 单线态氧的分子结构和特性
• 1.2.2 单线态氧的化学性质及典型反应
• 1.2.3 单线态氧在生命体系中的作用
• 1.2.3.1 单线态氧与生物分子的作用
• 1.2.3.2 单线态氧的生理作用
• 1.2.4 单线态氧的产生方法
• 1.2.4.1 物理方法
• 1.2.4.2 化学方法
• 1.2.4.3 酶催化的方法
• 1.2.5 单线态氧的检测技术
• 1.2.5.1 气相中单线态氧的检测技术
• 1.2.5.2 溶液中单线态氧的检测技术
• 第三节 本论文的选题目的及意义
• 参考文献
• 第二章 蒽作为捕获基团的单线态氧特异性稀土荧光探针的研究
• 第一节 单线态氧特异性铕配合物荧光探针的合成与表征
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.1.1 仪器与试剂
• 2.1.1.2 铕配合物单线态氧特异性荧光探针的结构设计与合成路线
• 2.1.1.3 ATTA 的合成步骤
• 2.1.2 实验结果与讨论
• 2.1.2.1 4'-（9-蒽基）-2,2':6',2"-联三吡啶的合成
• 2.1.2.2 4'-（9-蒽基）-2,2':6',2"-联三吡啶-6',6"-二甲酸二甲酯的合成
• 2.1.2.3 ATTA 的表征
• 1O₂的反应'>第二节 单线态氧特异性铕配合物荧光探针的性质及其与¹O₂的反应
• 2.2.1 铕配合物荧光探针与单线态氧的反应和产物的表征
• 2.2.1.1 铕配合物荧光探针与单线态氧的反应
• 2.2.1.2 铕配合物荧光探针与单线态氧反应产物的表征
• 3+与EP-ATTA-Eu³⁺的性质表征'>2.2.2 ATTA-Eu³⁺与EP-ATTA-Eu³⁺的性质表征
• 3+与EP-ATTA-Eu³⁺的荧光性质'>2.2.2.1 ATTA-Eu³⁺与EP-ATTA-Eu³⁺的荧光性质
• 3+与EP-ATTA-Eu³⁺的紫外－可见吸收光谱'>2.2.2.2 ATTA-Eu³⁺与EP-ATTA-Eu³⁺的紫外－可见吸收光谱
• 3+与EP-ATTA-Eu³⁺的其他性质'>2.2.2.3 ATTA-Eu³⁺与EP-ATTA-Eu³⁺的其他性质
• 2.2.3 pH 值对探针荧光性质的影响
• 3+对活性氧分子的选择性实验'>2.2.4 ATTA-Eu³⁺对活性氧分子的选择性实验
• 3+与单线态氧的反应速率常数测定'>2.2.5 ATTA-Eu³⁺与单线态氧的反应速率常数测定
• 3+测定单线态氧的机理探讨'>2.2.6 ATTA-Eu³⁺测定单线态氧的机理探讨
• 第三节 水溶液中单线态氧的时间分辨荧光测定
• 4^2--H₂O₂体系产生单线态氧的测定'>2.3.1 弱碱性条件下MoO₄^2--H₂O₂体系产生单线态氧的测定
• 2.3.2 中性条件下TMPyP 光敏化剂体系产生单线态氧的测定
• 2.3.3 弱酸性条件下HRP-IAA 体系产生单线态氧的测定
• 2.3.3.1 反应条件对单线态氧测定的影响
• 2.3.3.2 反应动力学研究
• 2.3.3.3 时间分辨荧光分析法定量检测吲哚-3-乙酸
• 第四节 本章小结
• 第三章 铜离子催化的维生素C 耗氧氧化体系中产生单线态氧的研究
• 第一节 铜离子催化的维生素C耗氧氧化体系中单线态氧的产生
• 3.1.1 仪器与试剂
• 2+-Vc体系产生的单线态氧'>3.1.2 时间分辨荧光法测定Cu²⁺-Vc体系产生的单线态氧
• 2+-Vc体系产生的单线态氧'>3.1.3 高效液相色谱法检测Cu²⁺-Vc体系产生的单线态氧
• 2+-Vc体系产生的单线态氧'>3.1.4 ESR法检测Cu²⁺-Vc体系产生的单线态氧
• 2+-Vc体系中单线态氧产生量的影响'>3.1.5 反应条件对Cu²⁺-Vc体系中单线态氧产生量的影响
• 2+-Vc体系中单线态氧产量的影响'>3.1.5.1 pH值对Cu²⁺-Vc体系中单线态氧产量的影响
• 2+浓度对Cu²⁺-Vc体系中单线态氧产量的影响'>3.1.5.2 Cu²⁺浓度对Cu²⁺-Vc体系中单线态氧产量的影响
• 2浓度对Cu²⁺-Vc体系中单线态氧产量的影响'>3.1.5.3 O₂浓度对Cu²⁺-Vc体系中单线态氧产量的影响
• 3.1.6 金属离子－Vc 体系产生单线态氧对金属离子的选择性
• 第二节 铜离子催化的维生素C耗氧氧化体系中单线态氧的产生机理
• 1H NMR谱法探究Cu²⁺-Vc体系中单线态氧的产生机理'>3.2.1 用¹H NMR谱法探究Cu²⁺-Vc体系中单线态氧的产生机理
• 2+-Vc体系反应过程中Vc与Cu²⁺的作用'>3.2.2 Cu²⁺-Vc体系反应过程中Vc与Cu²⁺的作用
• 2+-Vc体系中¹O₂产量的影响'>3.2.3 活性氧淬灭剂和络合试剂等对Cu²⁺-Vc体系中¹O₂产量的影响
• 3.2.4 铜离子催化的维生素C 耗氧氧化体系中单线态氧的生成机理
• 第三节 本章小结
• 第四章 甲基蒽作为捕获基团的单线态氧特异性稀土荧光探针的研究
• 第一节 改进型单线态氧特异性铕配合物荧光探针的合成与表征
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.1.1 仪器与试剂
• 1O₂特异性荧光探针的结构设计与合成路线'>4.1.1.2 改进铕配合物¹O₂特异性荧光探针的结构设计与合成路线
• 4.1.1.3 MTTA 的合成步骤
• 4.1.2 实验结果与讨论
• 4.1.2.1 4'-（10-甲基-9-蒽基）-2,2':6',2"--联三吡啶（化合物 2）的合成
• 4.1.2.2 MTTA 的表征
• 1O₂的反应'>第二节 改进型单线态氧的铕配合物荧光探针的性质及其与¹O₂的反应
• 4.2.1 铕配合物荧光探针与单线态氧的反应及产物表征
• 4.2.1.1 铕配合物荧光探针与单线态氧的反应
• 4.2.1.2 铕配合物荧光探针与单线态氧反应产物的表征
• 3+与EP-MTTA-Eu³⁺的性质表征'>4.2.2 MTTA-Eu³⁺与EP-MTTA-Eu³⁺的性质表征
• 3+与EP-MTTA-Eu³⁺的荧光性质'>4.2.2.1 MTTA-Eu³⁺与EP-MTTA-Eu³⁺的荧光性质
• 3+与EP-MTTA-Eu³⁺的紫外－可见吸收光谱'>4.2.2.2 MTTA-Eu³⁺与EP-MTTA-Eu³⁺的紫外－可见吸收光谱
• 3+的络合稳定常数'>4.2.2.3 EP-MTTA-Eu³⁺的络合稳定常数
• 3+和EP-MTTA-Eu³⁺内界配位水分子数的测定'>4.2.2.4 MTTA-Eu³⁺和EP-MTTA-Eu³⁺内界配位水分子数的测定
• 4.2.3 pH 值对探针荧光性质的影响
• 3+对活性氧分子的选择性实验'>4.2.4 MTTA-Eu³⁺对活性氧分子的选择性实验
• 3+与单线态氧的反应速率常数测定'>4.2.5 MTTA-Eu³⁺与单线态氧的反应速率常数测定
• 3+测定单线态氧的机理探讨'>4.2.6 MTTA-Eu³⁺测定单线态氧的机理探讨
• 第三节水溶液中单线态氧的时间分辨荧光测定
• 4^2--H₂O₂体系产生单线态氧的测定'>4.3.1 弱碱性条件下MoO₄^2--H₂O₂体系产生单线态氧的测定
• 4.3.2 中性条件下TMPyP 光敏化剂体系产生单线态氧的测定
• 4.3.3 弱酸性条件下HRP－IAA 体系产生单线态氧的测定
• 第四节光敏化剂标记的活细胞体系中单线态氧的时间分辨荧光测定
• 4.4.1 实验部分
• 4.4.1.1 仪器与试剂
• 1O₂的测定'>4.4.1.2 光动力学过程中TMPyP标记的Hela细胞间¹O₂的测定
• 3+共同标记的Hela细胞内单线态氧的测定'>4.4.1.3 光动力学过程中TMPyP与MTTA-Eu³⁺共同标记的Hela细胞内单线态氧的测定
• 4.4.2 结果与讨论
• 1O₂的测定'>4.4.2.1 光动力学过程中TMPyP标记的Hela细胞间¹O₂的测定
• 3+共同标记的Hela细胞内单线态氧的测定'>4.4.2.2 光动力学过程中TMPyP与MTTA-Eu³⁺共同标记的Hela细胞内单线态氧的测定
• 第五节 本章小结
• 第五章 用于生物分子标记的铕配合物荧光分子探针研究
• 第一节 铕配合物荧光标记探针配体的合成与表征
• 5.1.1 实验部分
• 5.1.1.1 仪器与试剂
• 5.1.1.2 配体的结构设计与合成路线
• 5.1.1.3 NTTA 的合成步骤
• 5.1.2 实验结果与讨论
• 5.1.2.1 5–硝基萘醛的合成
• 5.1.2.2 6,6"-二羟甲基-4'-（5'"-硝基萘基）-2,2'6',2"--联三吡啶的合成
• 5.1.2.3 NTTA 的表征
• 第二节 铕配合物荧光标记探针的制备及荧光性质
• 5.2.1 铕配合物荧光标记探针的制备
• 5.2.2 新型铕配合物标记探针的荧光性质
• 第三节 本章小结
• 第六章 结论
• 作者简介及发表文章目录
• 致谢