化學(xué)反應(yīng)型光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移熒光探針：合成、性質(zhì)及應(yīng)用.pdf

1、生物體內(nèi)存在多種游離物質(zhì)，如小分子、自由基、離子、多肽、酶等，他們具有非常重要的生理作用；因此，對以上物質(zhì)的有效檢測對疾病的診斷、治療和機理的研究顯得尤為重要。過去幾十年間多種傳感測試手段被發(fā)展并應(yīng)用于這些物質(zhì)的有效、高靈敏度和高選擇性檢測，如毛細管電泳分離分析法、高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜分析法、納米粒子檢測法、紫外-可見吸收光譜法、熒光光譜法等?；跓晒馓结樀臒晒夤庾V法和熒光成像傳感具有獨特的優(yōu)勢，包括：1）快速、靈敏；2）無損

2、探測；3）信號直觀易讀等。熒光方法的核心在于熒光發(fā)色團，即熒光探針。在長期的熒光傳感檢測實踐中人們發(fā)現(xiàn)，高效熒光探針應(yīng)具有以下特點：更好的選擇性；更低的檢測限；更高的靈敏度；更完善的形態(tài)分析；更快的分析速度；更好的生物相容性等。
　　目前，熒光探針的檢測機制包括熒光增強（turn-on）、熒光淬滅（turn-off）和熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）等。這些方法各有特色，多數(shù)利用的是特定熒光發(fā)色團熒光強度變化來進行定性或定量分析，且需

3、要進行特定的標(biāo)記，否則其選擇性較差。發(fā)展新的檢測機制，利用特殊的反應(yīng)實現(xiàn)高選擇性檢測，將是一個新的挑戰(zhàn)和機遇。在文獻調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)具有donor-acceptor（D-A）結(jié)構(gòu)的有機共軛分子因分子內(nèi)能量傳遞，其光吸收和發(fā)射通過激發(fā)態(tài)能級變化實現(xiàn)，表現(xiàn)為（光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移）PET特性。然而，這類分子獨特的熒光特性較少被利用于構(gòu)建高效、選擇性高的熒光探針?；谝陨险J識，我們擬定本論文的課題設(shè)計思想:構(gòu)筑D-A共軛結(jié)構(gòu)、利用具有點擊化學(xué)特性的

4、反應(yīng)來實現(xiàn)選擇性的檢測，探針分子化學(xué)反應(yīng)前后D-A結(jié)構(gòu)變化形成光譜信號變化(光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，PET過程)。
　　在充分考慮以上三方面，本論文擬分別對一氧化氮（NO）、半胱氨酸（Cys）和過氧化氫（H2O2）設(shè)計三類不同的共軛有機分子熒光探針，研究其傳感特性，從而建立三種傳感體系，為今后更廣泛范圍內(nèi)實現(xiàn)多種生物物質(zhì)傳感檢測的探針開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。本論文主要包括以下三個方面：
　?。?）基于芴-鄰苯二胺-芴結(jié)構(gòu)的NO探針。通過

5、Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，實現(xiàn)探針的合成，并對其結(jié)構(gòu)、光物理性質(zhì)進行表征確認。結(jié)果表明探針對于體外及生物體內(nèi)一氧化氮都有很好的響應(yīng)。此探針還具有很高的靈敏度和專一性，與NO作用后，其最大吸收和發(fā)射波長均表現(xiàn)明顯的紅移，同時強度也有相應(yīng)變化。通過飛行時間質(zhì)譜的表征，驗證了熒光探針設(shè)計的合理性與可行性：當(dāng)探針分子遇到一氧化氮后，芳香鄰二氨基與NO分子發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化成三唑結(jié)構(gòu)，從而使富電子的芳香胺轉(zhuǎn)變成弱給電子性特性，熒光顯著增強，因而能夠?qū)σ谎?/p>

6、化氮進行特異性的識別。
　?。?）設(shè)計合成了一種反應(yīng)型半胱氨酸分子探針，并對其結(jié)構(gòu)及光物理性質(zhì)進行表征確認。由于氨基的吸電子影響，該探針幾乎沒有熒光，隨著半胱氨酸的加入，探針中的馬來酰亞胺與半胱氨酸發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，PET過程被破壞，探針分子的熒光明顯增高至134.7倍。該探針對半胱氨酸具有高度識別性且不受其他氨基酸的影響，實現(xiàn)了對半胱氨酸的高度、靈敏選擇性的檢測。
　　（3）以苝酰亞胺為熒光團，硼酸酯為識別基團設(shè)計了一種