张健健[1]2016年在《基于花菁骨架近红外荧光探针的设计及成像应用》文中进行了进一步梳理用,高、基于超氧作为一种原其中有机对生物体损于花菁近红氧自由基阴原位可视化小分子近红损伤小等优红外荧光探针离子的定量化观测技术红外荧光探优点,表现出针分别实现量检测。主术的荧光成像针具有背景出非常好的现了对含巯基主要工作如下像在小分子景干扰低、光的应用前景基氨基酸(G下:子检测方面光穿透性强。本论文的GSH、Cys和面得到了广泛强、检测灵敏的工作主要基Hcy)、肼泛应敏度基于肼、本文断裂们将(1)检测细文第二章描裂O-S键,将探针成功细胞内GSH述了设计合继而发生分用于细胞、H近红外荧合成花菁近分子内1,6-活体及各荧光探针技术近红外荧光探消除,释放各种组织器官术是一个理探针Cy DN放出荧光团官的成像。理解疾病机制NS,基于生,荧光得以制的有效手生物巯基特异以恢复。并且手段,异性且我针具缓冲轭加低毒(2)合成了具有裸眼可冲溶液中或加成并环化毒性的探针了一个髙选可视颜色变化或在稀释的血化消除,具有针成功用于细选择性、高灵化,大的紫外血清中都表有较低的检细胞成像。灵敏度检测外吸收波长表现出优异的检测限(荧光Cys的近红长变化,荧光的性能。该探:0.16μM红外荧光探光增强的性探针在Cys,紫外:0探针Cy A,该性质,在HE存在下发生.13μM),最该探PES生共最终(3)在前面工作的基础上,我们设计合成了基于乙酰基作为识别基团的近红外荧光探针Cy J,利用肼的亲核性实现荧光的增强变化。探针不仅容易合成,而且表现出非常好的识别性质,探针对肼具有高度选择性,较低的检测限(5.4 ppb)和快速检测肼,同时探针对肼蒸气的检测也有非常高的灵敏度。我们也将探针用于细胞、小鼠及其组织的成像。(4)合成设计了新型的近红外荧光探针(CyR),其结构包括作为荧光团的变形花菁骨架和作为超氧自由基阴离子O_2~(·-)识别基团的二苯基次磷酰基。利用O_2~(·-)的亲核性对次磷酰基进攻并消除,荧光团的荧光得以恢复。探针具有高选择性、高灵敏度、低检测限(9.9 n M)和快速响应(10 min)的能力,此外,探针细胞渗透性好,可以在细胞内稳定存在并具有非常低的细胞毒性。这些性质使得探针很好的运用于斑马鱼和小鼠的活体成像。
卓淑娟[2]2004年在《几种卟啉、花菁、酞菁化合物在核酸分析中的应用研究》文中研究表明本论文以几种卟啉、花菁、酞菁化合物作为探针，利用共振光散射技术、荧光增强方法、离子平衡移动方法、动力学荧光方法研究了它们与核酸的相互作用，建立了多个核酸测定新方法。全文共分六章。第一章 首先对荧光分析进展作了介绍，然后对近期的荧光探针研究进行了简单综述，最后提出了论文设想。第二章 介绍了实验所用试剂、仪器及本论文所涉及的几种探针的合成。第叁章 用共振光散射方法，研究在表面活性剂溴代十六烷基叁甲基铵存在下，溴代十六烷基吡啶基卟啉与核酸的相互作用，建立了灵敏的共振光散射测定核酸的方法。第四章 分为两部分首先，研究了一种阳离子花菁与 DNA 的相互作用，建立了荧光增强测定核酸的方法。本法快速，灵敏、重现性好，线性范围宽（超过叁个数量级）。研究表明，花菁与 DNA 的作用机理：一种可能是花菁分子以单体形式结合于 DNA 小的沟槽中，沟槽壁抑制了花菁激发态扭转和非辐射衰变；另一种可能是花菁染料在双螺旋 DNA 模板上自发组装成螺旋状 J-聚集体。其次，研究了生物大分子对花菁与聚氨基酸多肽间离子缔合平衡的影响。阴离子花菁与核酸间缺乏强烈的相互作用，但能和带正电荷的聚赖氨酸发生作用形成离子缔合物。阴离子花菁在水溶液中有强荧光，在带正电荷的质子化聚赖氨酸（pKa?9.9）存在下，花菁的荧光几乎完全猝灭，在该体系中加入核酸，花菁会回复初始荧光。根据这一事实，我们建立了测定核酸的红区荧光回升方法。本法的主要优点是荧光激发和发射波长都位于近红区（778/804 nm），大大降低了生物分子或基质背 I
陈胜[3]2017年在《香豆素与氧杂蒽类荧光探针构建及生物传感研究》文中指出在生命系统中,一些生物小分子、阴离子和阳离子参与生物体众多的生理和病理过程,对人类的生命健康起着重要的作用。为了能够更好的了解它们的功能及影响,进一步阐述其产生、运输及下游功能,发展具有高选择性和高灵敏性检测方法已经成为生物检测领域的研究热点。荧光分析方法具有高灵敏度、高选择性、无损伤的样品制备、快速实时的原位检测、多信号输出模式等优点,因此荧光探针被认为是检测和研究活体动物和活细胞内活性物质生理、生化过程的重要工具之一,已被广泛应用于生物活性分子、阴离子和阳离子的检测和分析。本论文基于“香豆素”染料、近红外释放的“半花菁-氧杂蒽”染料、“羧酸功能化的香豆素-α,β-不饱和丙二腈”染料和聚集诱导释放增强的“Rhodol-HBT”染料设计合成了一系列荧光探针分子,在体外及细胞内实现了对生物气体信使分子H_2S、食品添加剂SO_3~(2-)、生物硫醇分子Cys和GSH、以及生物毒性离子Hg~(2+)和Ag~+的检测与生物传感应用研究。本论文的主要研究内容如下:1.以7-羟基香豆素-4-乙酸甲酯为荧光团,以2,4-二硝基苯基醚为识别基团,设计合成了一个基于ICT机理的比色荧光双信号硫化氢探针DNPOCA。在DNPOCA的PBS(20 mM,pH 7.4,10%CH3CN,v/v)溶液中加入硫化氢后,其能够选择性硫解2,4-二硝基苯基醚,释放7-羟基香豆素-4-乙酸甲酯,紫外可见吸收光谱中最大吸收波长从318 nm红移至395 nm,同时溶液的颜色由无色变成淡黄色,荧光光谱中在463 nm处有明显的荧光释放增强,在365 nm紫外灯下探针溶液荧光由没有变为亮蓝色荧光,实现了对硫化氢的裸眼和荧光检测。该探针具有良好的选择性和灵敏度,其对硫化氢的线性响应检测下限可达49.7 nM。此外,该探针具有低毒性,良好的膜渗透性,被成功用于活细胞中硫化氢荧光成像研究,展示其潜在的实用价值。2.以近红外荧光释放的半花菁-氧杂蒽染料为荧光团,设计合成了一个能够区分检测硫化氢和亚硫酸根的双功能近红外探针NIR-DNP。在PBS(10 mM,pH 7.4,10%DMSO,v/v)溶液体系中,探针NIR-DNP自身没有荧光,这是由于激发态半花菁-氧杂蒽荧光母体向2,4-二硝基苯基醚发生了d-PET过程,导致荧光淬灭。当加入硫化氢后,其能选择性硫解2,4-二硝基苯基醚,释放半花菁-氧杂蒽荧光母体,紫外可见吸收光谱中最大吸收波长从595 nm红移至685 nm,溶液由蓝紫色变成蓝绿色,荧光光谱中在707 nm处有明显的近红外荧光释放。当加入亚硫酸根后,其能和探针的不饱和双键发生加成,破坏探针的大共轭体系,紫外可见吸收光谱中最大吸收波长从595 nm蓝移至375 nm,溶液由蓝紫色变成无色。该探针分别对硫化氢和亚硫酸根具有高的选择性及灵敏性,其对二者的检测限分别为36.3 nM和33.3 nM。此外,该探针被制成经济实用的试纸条用来亚硫酸根的快速比色检测,同时该探针也被成功用于活细胞中内源及外源H_2S的荧光成像。3.以羧酸功能化的香豆素-α,β-不饱和丙二腈荧光染料为荧光团,并在羧酸基团位置引入对甲基苯硫酯或对硝基苯硫酯,设计合成了具有叁个硫醇潜在反应位点的能够区分检测生物硫醇Cys和GSH的探针CR1和CR2。探针能与Cys、GSH、Hcy分别发生硫醇-硫酯交换-重拍-环化反应、硫醇-硫酯交换-环化反应、硫醇-硫酯交换反应,分别产生了蓝绿色荧光产物CR-Cys、黄绿色荧光产物CR-GSH、无荧光产物CR-Hcy。在PBS(10 mM,pH 7.4,30%CH3CN,v/v)溶液体系中,当探针中加入Cys后,紫外可见吸收光谱中最大吸收波长由510 nm红移至417 nm,荧光光谱中在493 nm处有明显的荧光增强。当加入GSH,紫外可见吸收光谱中最大吸收波长从510 nm红移至450 nm,荧光光谱中在503 nm处有明显的荧光发射。该探针分别对Cys和GSH具有高的选择性及灵敏性,其对二者的检测限分别为29 nM和371 nM。此外,探针CR1被成功用于活细胞中Cys和GSH的荧光成像,展现其潜在实用价值。4.以氧杂蒽类Rhodol染料和具有ESIPT特性的HBT染料相结合,设计合成了一类新的具有聚集诱导释放(AIE)性质的化合物RBTP和RBTH,其中含酰胺基硫尿基团的化合物RBTP能够作为新的荧光增强型探针,对Hg~(2+)和Ag~+实现了双释放通道区分检测。光学性质和晶体结构的分析结果表明RBTP和RBTH的AIE机理为分子内旋转和振动受限与ESIPT过程的协同作用。在HEPES(10 mM,pH 7.4,40%THF,v/v)溶液体系中,向探针RBTP中加入Hg~(2+),Hg~(2+)促使探针不可逆的开环及恶二唑形成,导致探针在595 nm呈现明显的橙红色荧光。当加入Ag~+,其能够与探针形成[RBTP-Ag]+复合物并在在水溶液中形成特殊的分子堆积,导致探针在520 nm处呈现明显的绿色荧光。该探针对Hg~(2+)和Ag~+具有高选择性和高灵敏性的双通道识别,其对二者的检测限分别为0.27μM和0.45μM。此外,初步研究表明,探针RBTP对细胞毒性小,能够用于活细胞中Hg~(2+)的比率荧光成像分析,展现了其实用价值。
方芳[4]2006年在《花菁染料的共振光散射研究及分析应用》文中进行了进一步梳理花菁染料具有大的摩尔吸光系数和高的荧光量子产率,通过共轭链长度的调节,花菁的光谱可以从可见光区一直延伸到近红外区,采用红区测量可有效地排除背景干扰;同时,花菁具有很强的聚集能力,对外界微环境的变化极为敏感,可产生明显的共振光散射信号变化。红区花菁染料的共振光散射测量有望将共振光散射的高灵敏度与红区信号的高选择性有机结合,非常适合某些环境及生物样品的分析研究。本论文在查阅大量文献的基础上,结合本实验室条件,以合成的两种花菁化合物作为探针,利用共振光散射技术研究了它们与表面活性剂及核酸的相互作用,建立了表面活性剂及多个核酸测定的新方法。全文共分六章。第一章绪论首先综述了花菁染料的分类、性质和应用研究。着重介绍了花菁的聚集性质、以及花菁染料在生物分析方面的应用进展。然后综述了共振光散射技术的基本原理和分析应用。最后提出了论文设想。第二章仪器、试剂与探针合成介绍了实验所用仪器、试剂及本论文所涉及的两种探针的合成。第叁章近红外花菁I共振光散射法测定阴离子表面活性剂研究了在pH6.30磷酸盐缓冲介质中近红外阳离子花菁I与阴离子表面活性剂(SDBS)相互作用的共振光散射光谱,并探讨了其作用机理。研究表明,花菁I与阴离子表面活性剂有强烈的相互作用,由于形成离子缔合物,花菁I的聚集形态发生了变化,导致了明显的光谱变化,共振光散射增强,最大散射波长位于823 nm;并且发现共振光散射强度增加值与加入的SDBS的浓度呈正比。建立了灵敏的共振光散射测定阴离子表面活性剂的方法。考察了pH值、有机溶剂用量等影响反应的因素,并且实现了环境水样中痕量阴离子表面活性剂的快速测定。第四章苯并噻唑花菁II作为RLS探针在核酸测定中的应用
吴玉芹[5]2005年在《花菁染料在荧光分析中的应用研究》文中研究表明花菁染料具有摩尔吸收系数大和荧光量子产率高的优点, 采用红区测量可有效地排除背景干扰,获得更为理想的分析灵敏度和选择性。花菁的光谱对外界微环境的变化极为敏感,非常适合生物及环境样品的分析研究。事实上,花菁目前已成为荧光分析领域最重要的几类探针之一。本文在前人工作的基础上,继续拓展花菁在环境和生物分析方面的应用。本论文共分五章。第一章为绪论,首先综述了花菁的分类、合成方法、各种性质和应用,着重介绍了花菁的聚集性质、以及它在表面活性剂胶束体系和生物体系中的应用研究进展。然后提出了论文设想。第二章研究了花菁I 在表面活性剂溶液中的光谱行为, 并对其作了理论探讨。首先考察了花菁I 在阴离子表面活性剂介质中的吸收光谱特征。花菁I 在近红区770nm 处有一个强的吸收峰。加入一定量的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)能使花菁I 的红区吸收强度降低,根据吸光度的降低值与SDBS 的浓度间呈现的线性关系,我们建立了一种无萃取测定阴离子表面活性剂的分光光度法新方法; 其次,研究了花菁I 在阴离子表面活性剂SDBS 中的荧光性质。实验发现,花菁I 有两个荧光发射峰,分别在短波583nm (激发为265nm,弱荧光)和近红区800nm (激发为765nm,强荧光)。SDBS 的存在可导致花菁I 短波荧光的增强和长波荧光的猝灭。有无SDBS 存在情况下,荧光强度的变化值与SDBS 浓度间均有良好的线性关系。据此,我们分别建立了无萃取直接测定SDBS 含量的新型荧光增强和荧光猝灭方法,并用于环境水样中阴离子表面活性剂的测定。机理研究表明,花菁I 的上述光谱变化源自于花菁在低浓度SDBS 体系中的聚集。与溶剂萃取-分光光度法相比,所建立的叁种方法不仅灵敏度高、重现性好,而且分析过程简单、避免了毒性有机溶剂的使用。其中的两种近红区测定方法,还具有光谱干扰少的优势。第叁章研究了阳离子花菁II 与核酸的相互作用。实验发现,核酸对花菁II 的荧光具有明显的猝灭作用。针对花菁II 在水溶液中稳定性较差的
朱昌青[6]2004年在《花菁染料在荧光分析中的应用研究》文中进行了进一步梳理花菁染料具有摩尔吸收系数大和荧光量子产率高的优点。此外，通过共轭链长度的调节，花菁的光谱可以从可见光区一直延伸到近红外区。采用红区测量可有效地排除背景干扰，获得更为理想的分析灵敏度和选择性。花菁的光谱对外界微环境的变化极为敏感，非常适合生物及环境样品的分析研究。事实上，花菁目前已成为荧光分析领域最重要的几类探针之一。本文在前人工作的基础上，继续拓展花菁在环境和生物分析方面的应用。本论文共分七章。 第一章为绪论，首先综述了花菁的分类、合成方法、各种性质和应用，着重介绍了花菁的聚集性质、以及它在表面活性剂胶束体系、生物体系和荧光传感方面的研究进展。然后提出了论文设想。 第二章介绍了本文所涉及的仪器、试剂以及几种花菁和酞菁的合成方法。 第叁章研究了花菁在几种表面活性剂溶液中的光谱行为。首先考察了两种花菁(Ⅰ和Ⅱ)在不同表面活性剂介质中荧光随表面活性剂浓度在CMC附近的变化。疏水花菁Ⅰ和Ⅱ在水中及含有低浓度(＜CMC)的Triton X-100(TX-100)溶液中荧光是完全猝灭的，但当表面活性剂浓度达到CMC时，荧光迅速回升并达到最大值，荧光强度增幅可达10~3。荧光突然回升对应的表面活性剂浓度与文献报道的TX-100的CMC值十分吻合。这一结果表明疏水花菁是一种测量TX-100 CMC值的理想光开关分子。短链花菁Ⅰ的上述光开关功能不仅适用于非离子表面活性剂，而且适用于阳离子表面活性剂，而长链花菁Ⅱ仅适用于非离子表面活性剂。在离子型表面活性剂中，花菁Ⅱ由于其长的疏水烷基链的影中文摘要响，分子的主体部分(包括发射团)不能进入胶束内芯，因此其荧光始终碎灭。借助花着荧光的突变，我们建立了一种测定CMC的荧光方法，同相关的分光光度法相比，该法简单直观，可以根据体系是否发光，快速地判断胶束是否已经形成。其次，研究了长链花着n在阴离子表面活性剂SDS中的荧光碎灭。光谱分析表明长链花蓄n与阴离子表面活性剂SDS间存在强烈的相互作用(疏水作用和静电作用)。即使在TX一100胶束存在下，痕量SDS也可引发花着产生自聚集而碎灭其荧光。根据最佳条件下花着的荧光碎灭与SDS浓度间存在的良好线性关系，我们提出了一种无萃取测定环境水样中SDS含量的荧光碎灭方法，该法避免了有毒有机溶剂，可大大简化操作过程。 第四章运用光谱方法研究了两种阳离子花着(I和m)与核酸的相互作用。首先，我们根据核酸对花菩111剧烈的荧光增强作用，建立了荧光增强测定核酸的方法，该法具有高的分析灵敏度和宽的线性范围，应用于核酸合成样品和实际样品测定取得了满意效果。根据实验中观察到的强烈的吸收红移和显着的荧光增强，我们初步推断核酸对花着荧光的增强作用可能是花蓄分子以单体形式结合于DNA的小沟槽中，沟槽壁抑制了花蓄激发态扭转和非辐射衰变;另一种可能是花首染料在双螺旋DNA模板存在下自发组装成螺旋状J一聚集体。其次，我们研究了核酸对花蓄I的荧光的碎灭作用。针对花菩在水溶液中稳定性差的缺点，调查了几种表面活性剂胶束对花首的增稳、增敏作用，最后选用了合适浓度的TX一100胶束，建立了测定核酸的红区荧光碎灭方法，并探讨了荧光碎灭机理。 第五章研究了生物大分子对花警与聚氨基酸多肤间离子缔合平衡的影响。首先调查了花蓄W一聚赖氨酸一核酸叁元离子缔合平衡体系。阴离子花背IV与核酸间缺乏强烈的相互作用，但能和带正电荷的聚赖氨酸发生作用形成离子缔合物。阴离子花着IV在水溶液中有强荧光，但在带正电荷的质子化聚赖氨酸(pKa二9.9)存在下，由于形成离子缔合物使花着w的荧光几乎完全碎灭;中文摘要如在该体系中加入核酸，花着w会回复初始荧光。根据这一事实，我们建立了测定核酸的红区荧光回升方法。与我们以前所报道的应用叁元离子缔合平衡体系近红外测定DNA的方法相比，本法具有灵敏度高的优势。其次，研究了花着I一聚谷氨酸一蛋白质叁元离子缔合平衡体系。根据光谱的蓝移(从6%nm到628run)和荧光的碎灭，我们判断疏水花蓄I在水溶液和聚谷氨酸表面分别形成了两种含有不同花着单体数目的H一聚集体。在酸性条件下，花着被带正电荷的蛋白质所取代，导致花着在聚谷氨酸上所形成的聚集体(11)被破坏，而花着的聚集体(I)和单体的量增大，荧光增强。根据上述事实我们建立了测定蛋白质的红区荧光回升方法。两种方法都有极高的分析灵敏度，而且荧光激发和发射波长都位于近红区，大大降低了生物分子或基质背景的可能干扰。其中后一种方法对蛋白质测定的特异性差异很小，非常适合血清样品中蛋白质总量的分析测定。 第六章借助叁元离子缔合平衡系统，研究了两种金属酞着化合物在核酸分析中的应用。首先考察了四梭基铝酞着(A IC4Pc)一聚赖氨酸一核酸离子平衡系统对AIC护。荧光发射的影响，建立了测定核酸的红区荧光回升方法并用于样品分析。其次考察了四梭基铁酞氰FeC4Pc)一聚赖氨酸一核酸离子平衡系统对FeC4P。催化活性的调控作用。FeC4Pc能催化过氧化氢对DL一酪氨酸的氧化反应而产生强荧光物质。适量聚赖氨酸的加入，能明显降低FeC4Pc的催化?
祝小艳[7]2017年在《近红外激发的新型荧光探针的设计合成与应用研究》文中认为荧光成像技术凭借其灵敏度高、操作简便、原位实时成像等优势,被广泛用于生物体系中活性分子的检测以及相关的生命活动的监控。然而传统的荧光成像技术通常采用波长较短的紫外或可见光作为激发光源,易受生物体系自发荧光的干扰和染料光漂白的影响,且其成像的穿透深度通常较低(<100μm)。这些缺点极大地限制了荧光成像技术在生物成像中的应用。为了解决上述问题,科研工作者们长期以来致力于不断地开发新的策略和成像技术。其中,双光子荧光成像技术与近红外荧光成像技术由于具备诸多独特的优点而得到了研究人员的青睐。双光子荧光成像技术采用近红外光激发,具有组织穿透深度大,对生物样品的光损伤小以及更好的叁维空间分辨率等优点,可以用于长时间、深层次的荧光成像研究,在细胞和组织成像方面具有广泛的应用前景。近红外荧光成像则是另一种有效的适用于生物体系的成像技术。近红外荧光成像技术所使用的染料的吸收和发射通常在近红外区域(λem>650 nm)。在此光谱区域内,生物体内物质的自吸收和自发荧光的干扰均较弱,提高了检测的灵敏度和选择性;还能够减少对生命体的损伤和提高组织穿透能力;并且随着波长的增加,散射干扰也明显减弱,有利于荧光发射信号的收集。因此,近红外成像技术在生物分析中同样显现出了极大的优势和应用前景。荧光探针是荧光成像的基础,设计、开发性能优良的双光子荧光探针和近红外荧光探针成为了当前研究的热点。本论文基于萘的衍生物设计合成了针对次硝酸(HNO)、二氧化硫(S02)衍生物、过氧化氢(H202)特异性响应的双光子荧光探针以及定位线粒体,比率型检测半胱氨酸(Cys)的近红外荧光探针。本论文的主要研究内容如下:(1)在第二章中,利用SO2衍生物参与的迈克加成反应设计合成了基于荧光共振能量转移机理的双光子荧光探针A-Hcy。该探针以萘衍生物作为双光子能量供体,以半花菁染料作为猝灭基团以及识别基团。由于能量转移过程的发生以及受体的荧光量子产率较低,单纯探针的荧光信号较弱;当与NaHS03作用后,受体的共轭结构被破坏、能量转移过程无法进行、供体的荧光发射增强,从而实现对S02衍生物的增强型检测。探针A-Hcy具有高的灵敏度和选择性,同时能实现对NaHS03的快速响应。更为重要的是通过利用探针A-Hcy,首次实现了组织中SO2衍生物的双光子荧光成像,证实了该探针在SO2相关的生理研究中的应用潜能。(2)在第叁章中,构建了 HNO响应的基于荧光共振能量转移机理的比率型双光子荧光探针P-Np-Rhod。该探针以萘衍生物作为双光子能量供体、以罗丹酚染料作为受体、同时以二苯基磷苯甲酸酯作为识别基团。无HNO存在时,受体处于非荧光的内酯结构且能量转移过程不能进行。当HNO与识别基团反应后,探针中原本处于非共轭的闭环状态的受体结构随之发生重排并得到共轭的开环结构。探针分子内供体的发射与受体的吸收匹配,发生能量转移过程。供体的发射强度减弱而受体的发射强度增强,进而实现了对HNO的比率型响应。探针P-Np-Rhod具有快速的响应能力,同时发射峰的位移可达93 nm。利用该探针,首次实现了细胞及老鼠组织切片中HNO的双光子比率型荧光成像。(3)在第四章中,基于ICT机理设计合成了 H202响应的双光子荧光探针Nap-OH-H202。该探针以苯并噻唑取代萘衍生物作为双光子荧光团,以甲基苯硼酸频哪醇酯作为H202的识别基团。当H202与识别基团反应后得到荧光增强的化合物Nap-OH。该探针对H202表现出了高的灵敏度和选择性,同时它具有低的细胞毒性,可用于细胞内H202的双光子荧光成像。(4)在第五章中,构建了氟取代的近红外染料CCF-OH,与结构近似的无氟取代的染料CC33(7.5)相比,染料CCF-OH的pKa值显着降低(6.3),其荧光信号在pH>7的范围保持稳定,更适于生理条件下的应用。为了验证染料CCF-OH的实用性,通过选取丙烯酸酯作为Cys的识别基团,我们设计并合成了定位线粒体的近红外比率型荧光探针N-Cys。利用该探针实现了细胞中Cys的近红外比率型成像以及小鼠体内Cys的近红外荧光成像。
苏捷[8]2015年在《基于阴离子诱导花菁染料形成旋转H-聚集体机制的分子荧光探针设计及性能》文中认为近年来,由于荧光分析法操作简便、灵敏度高、检测限低,基于离子诱导光谱变化的荧光化学传感器十分引人注目。花菁作为一种经典染料,对它的研究已经持续了一百多年。由于其摩尔吸光系数大、荧光量子效率较高而成为荧光探针设计中常用的荧光基团之一。然而对于四面体阴离子(如HSO_4~-等)来说,许多研究表明它们通常具有较大的水合能和高度分散的负电荷,因此对它们的检测和生物成像仍然是一项挑战。考虑到对这些阴离子的识别在生物和环境系统中的重要性,设计和开发可以特异性识别这些特殊离子的探针分子就十分必要且意义重大。本论文着重从四面体阴离子荧光探针的设计入手,基于阴离子诱导探针分子形成旋转H-聚集体(ARHA)机制设计并合成了一系列探针分子。通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针分子对四面体阴离子和相关生物分子的识别能力并探究了染料结构对ARHA这种机制的影响。具体内容如下:首先,合成了两种含有4-羟基苯乙烯基吲哚主体结构的半花菁类探针分子L1和L2,和具有其它不同结构的半花菁类探针分子L3-L6。通过实验发现,L1、L2在水溶剂体系中对HSO_4~-具有很高的灵敏度和选择性,结合比为1:1;加入HSO_4~-后光谱明显蓝移且荧光增强,检测限可达10-7 M数量级,而L3-L6对HSO_4~-均无响应。通过对L1-L6的结构比较我们认为,L1和L2分子中的4-羟基产生的氢键和吲哚结构中的3,3-二甲基产生的空间位阻是触发ARHA的关键。此外在荧光显微成像实验中L2还表现出很好的细胞膜透过性且可以实现细胞中HSO_4~-的检测。这也为ARHA这一机制在活细胞中的应用提供了可能。其次,我们还合成了花菁衍生物CH1,CH2。在结构设计上保留了苯乙烯基的4位羟基并在羟基的邻位引入空间位阻大的苯并噻唑或喹啉结构,研究结果进一步验证了我们对ARHA机制触发条件的假设。通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱对它们的光物理性能进行了系统分析后发现:染料CH1,CH2对于较大浓度的HSO_4~-具有与L1和L2相似的识别效果。而且值得注意的是,化合物CH1,CH2对含有-OSO_3H基团的生物分子Chs(硫酸软骨素)和Hep(肝素)也具有特异性识别。测得CH1,CH2对Chs和Hep检测限分别为2.13×10~(-5) M、1.13×10~(-5) M和6.55×10~(-7) M、1.99×10~(-6) M,并且大多数常见大分子对识别过程均不产生干扰作用。综上所述,ARHA机制可以用于对HSO_4~-及含-OSO_3H的基团的生物大分子选择性识别的荧光探针的设计之中。
曹孝卫[9]2012年在《基于常见荧光染料的小分子荧光探针的设计、合成及性能研究》文中认为荧光探针是一种能够将分子间的作用关系转化成了荧光信号的工具，已经成为现代科学和医学领域，如：临床诊断，生物技术，分子生物学，生物化学，材料科学，分析和环境化学等，不可或缺的工具。香豆素，氟硼荧，罗丹明，花菁素等常见荧光染料由于优良的光学和生物性能，如：荧光量子产率高，光稳定性好，生物兼容性好等，已被广泛用作信号团荧光用于各种荧光探针的设计和合成中。随着荧光仪器和荧光成像技术的发展，荧光探针对目标物的实时在线以及空间分辨的检测功能使得荧光探针的优点更加突出，成为科学研究中的理想工具。利用常见荧光染料构建更多种类的荧光探针具有重要的意义。本论文以香豆素，罗丹明，氟硼荧，花菁素为荧光信号团，分别构建了以硫脲类物质，汞离子，氟离子，硫阴离子为目标物的荧光探针。具体内容如下：针对单官能团转移策略设计的荧光探针选择性差的问题，找到了利用双官能团转移策略设计高选择性荧光探针的方法。基于此策略，在香豆素染料上同时引入羰基和溴原子两个淬灭基团设计合成了第一个荧光增强的硫脲类探针。该探针对硫脲的检测具有很高的灵敏性和选择性，检测下限达到2.8×10-7M，而且能够检测实际环境水样与土样中的硫脲。机理研究表明，该探针与硫脲类物质作用，是通过Hantzsch’s反应生成噻唑类物质，同时移去了羰基和溴原子淬灭基团，实现了双官能团转移的目的，从而使得探针荧光增强。以上例子说明，双官能团转移策略能够用来构建更多的高选择性的荧光探针。基于汞离子的嗜硫性和亲炔性，将硫原子和炔基组成新的汞离子受体，以罗丹明染料为荧光团，设计和发展了一个新的不可逆汞离子荧光增强探针。该探针对汞离子的响应表现出荧光增强倍数大（140倍），选择性高，检测下限低，响应时间短等优点。对汞离子响应机理的初步研究表明，探针对汞离子的响应既有配位作用又有媒介催化作用。探针能够检测细胞内的汞离子说明该探针具有广泛的应用潜质。基于汞离子的嗜硫性和亲烯性，将硫原子和烯基组成新的汞离子受体，以罗丹明染料为荧光团，设计和发展了一个新的可逆汞离子荧光增强探针。该探针能在中性的几乎100%水环境中对汞离子进行可逆检测，并且具有高选择性和灵敏性,检测下限达到了27.5nM。同样的，该探针也能够能够对活细胞中的汞离子进行可逆检测。所以，该探针将具有更多的生物应用，硫原子和烯基官能构成的汞离子新配体也将用来发展更多的可逆汞离子荧光传感器。针对近红外荧光染料花菁素的荧光信号难以调节的问题，找出了利用替代置换机理调节其荧光信号的方法。花青素染料和铜离子配体8-氨基喹啉通过哌嗪连接，构建了第一个近红外荧光增强的硫离子荧光探针。该探针在水溶液环境中对硫离子选择性高，响应灵敏度高，以及适用于较广的pH值范围。这种基于过渡金属离子或者重金属离子淬灭近红外荧光的置换取代策略，将能够用于其它阴离子近红外荧光增强探针的设计。基于香豆素染料和氟硼荧染料分子内电荷转移趋势的特点，设计合成了香豆素氟硼荧新的杂化染料平台。以该新染料为荧光团进一步设计合成了氟离子比值荧光探针。该探针对氟离子响应具有紫外吸收光谱移动大（88nm），荧光比值信号增强倍数大(I472/I606=17.4)，选择性好等特点。密度泛函理论计算合理的解释了探针对氟离子响应的光谱行为。这具有分子内电荷转移信号调节机制的香豆素硼荧平台将能够用来开发更多的比值荧光探针。
牛卫芬[10]2016年在《不对称菁染料荧光探针的光化学传感和细胞成像研究》文中研究表明第一章 简述了荧光分析法的原理及其发展,尤其是结合激光扫描共聚焦显微镜和双光子成像技术的优势、菁染料的基本结构及光学性能：着重总结了近年来菁染料荧光探针在细胞内活性物质检测方面的研究进展。第二章将乙烯键桥链吲哚衍生物和喹啉利用一步缩合法,合成了一种比率发射荧光探针(QVBI)用于极度酸性测定,并采用核磁滴定对其响应机理进行了研究。QVBI具有强的pH依赖行为,其发射比率(F522nm/F630nm)对极度酸性(pH 3.8-2.0)高度敏感。比率发射型荧光探针能够抵消环境变化、探针分布差异以及仪器的波动等可能对测定带来的影响,从而提供更准确的测量。此外,表征了该探针其他光学性质,如高的荧光量子产率(0.89)、大的Stokes位移(110 nm)、好的选择性、极高的光稳定性和低的细胞毒性。动态荧光成像显示QVBI具有优良的细胞膜通透性。采用激光共聚焦扫描显微技术,成功实现了E.coli细胞内极度酸性的比率测定。因此,QVBI适用于极度酸性pH的检测。第叁章通过乙烯键桥链吲哚衍生物和吡啶合成了一个荧光pH探针PVBI,采用质谱和核磁共振波谱对其结构进行了表征,并用含时密度函数理论对PVBI与H+响应机理进行了研究。PVBI的荧光强度与pH在3.0-4.6范围内呈良好的线性关系,pKa值为3.87。该探针对H+具有高的敏感性和选择性响应、好的光稳定性和可逆性。更重要的是PVBI有优良的细胞膜通透性并成功地应用于细胞内pH成像。第四章利用丁二烯桥链苯并吲哚衍生物和3-[3-(4-氟苯基)-1-烷基-1H-吲哚合成了一个基于分子内电荷转移效应的不对称菁染料pH荧光探针。采用质谱和核磁共振波谱对其结构进行了表征。紫外和荧光滴定显示,该探针具有较低的pKa值(2.89),适用于极度酸性的测量;对H+有较高的灵敏度、好的选择性、以及超大的Stocks位移(145 nm)。由于该探针溶液在结合H+前后颜色变化明显，可作为比色pH探针。该探针可穿透细胞膜,已成功的应用于E.coli细胞间隔极度酸性pH值的检测和成像。第五章采用简便的方法合成了一种半花菁双光子荧光探针ASMI,它能对半胱氨酸进行灵敏、快速、高选择性的比率传感,并特异性靶向线粒体,成功实现对活细胞和深度150 μm的组织中的半胱氨酸比率成像。ASMI由一个具有高的双光子活性和生物相容性的部花菁作为荧光团,丙烯酰氧基作为硫醇的反应基团,半胱氨酸首先与丙烯酰氧基共辄加成生成硫醚,然后分子内环化产生部花菁荧光团和一个7元环酰胺。ASMI不仅有线粒体特异靶向能力,而且在生理pH值与Cys反应后表现出了蓝到绿的荧光发射改变。重要的是,ASMI和部花菁均显示出很好的生物相容性和非常大的双光子吸收横截面积(Φσ-max),它们分别为65.2 GM(λex=740 nnm)和72.6 GM(λex=760 nm),能够提供很好的比率型双光子荧光成像。该探针已经被成功的应用于活细胞和活体组织切片线粒体Cys的双光子成像研究。因此,作为一个比率型双光子线粒体Cys选择性荧光探针,对生物体中Cys的检测具有重要意义。第六章利用一个吡啶基的半花菁作为荧光团,7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑(NBD)为硫醇的响应基团设计合成了一个Turn-on型生物硫醇荧光探针MCY-NBD,NBD同时也是荧光猝灭基团,MCY-NBD具有非常低的荧光量子产率。该探针在接近生理pH值范围(6.0-7.5)内对硫醇具有高灵敏和快速响应(2 min),荧光强度增加约8-9倍,并且具有好的光稳定性和对生物硫醇高的选择性响应。我们通过高分辨质谱对MCY-NBD与硫醇反应前后的物质进行了分析,提出了探针的传感机理。该探针优良的光学性能有望应用于生物体内硫醇的选择性检测。
参考文献：
[1]. 基于花菁骨架近红外荧光探针的设计及成像应用[D]. 张健健. 兰州大学. 2016
[2]. 几种卟啉、花菁、酞菁化合物在核酸分析中的应用研究[D]. 卓淑娟. 安徽师范大学. 2004
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[4]. 花菁染料的共振光散射研究及分析应用[D]. 方芳. 安徽师范大学. 2006
[5]. 花菁染料在荧光分析中的应用研究[D]. 吴玉芹. 安徽师范大学. 2005
[6]. 花菁染料在荧光分析中的应用研究[D]. 朱昌青. 厦门大学. 2004
[7]. 近红外激发的新型荧光探针的设计合成与应用研究[D]. 祝小艳. 湖南大学. 2017
[8]. 基于阴离子诱导花菁染料形成旋转H-聚集体机制的分子荧光探针设计及性能[D]. 苏捷. 天津理工大学. 2015
[9]. 基于常见荧光染料的小分子荧光探针的设计、合成及性能研究[D]. 曹孝卫. 湖南大学. 2012
[10]. 不对称菁染料荧光探针的光化学传感和细胞成像研究[D]. 牛卫芬. 山西大学. 2016
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