幾種反應(yīng)型熒光探針的設(shè)計、合成及生物成像研究.pdf

1、近年來，功能化熒光染料在生物和醫(yī)學(xué)方面的研究成為熱門領(lǐng)域之一。其中，熒光探針具有結(jié)構(gòu)可控、合成成本低、基于不可逆的化學(xué)反應(yīng)識別等優(yōu)點，能實現(xiàn)實時的細(xì)胞成像。然而，在生物環(huán)境的實際應(yīng)用中，有機(jī)熒光探針的功效會受到諸如靈敏度、特異性、響應(yīng)時間等問題的限制。因此，針對目前熒光探針存在的不足，本論文設(shè)計合成了10種新型的反應(yīng)型熒光探針，具體如下:
　　1.以新型長波長香豆素染料為信號基團(tuán)，通過對染料母體結(jié)構(gòu)修飾，分別利用環(huán)化反應(yīng)、氧化反應(yīng)

2、以及邁克爾加成反應(yīng)設(shè)計合成了三種反應(yīng)型熒光探針:1）通過F-誘導(dǎo)的Si-O鍵斷裂和環(huán)化反應(yīng)，合成出一種發(fā)射峰位于616nm的紅光熒光探針P1。P1對F-具有響應(yīng)速度快、靈敏度高以及專一性和選擇性強(qiáng)等特點。P1可用于水溶液中F-的監(jiān)測和成像。2）基于OCl-氧化硫代香豆素脫硫反應(yīng)，合成了一種對OCI-響應(yīng)迅速的熒光探針P2。P2對OCI-具有較高的選擇性，且不受其它氧化劑、自由基及陰陽離子的影響，可用于實際樣品中OCl-的檢測。3）利用S

3、O32-對α,β-不飽和雙鍵的邁克爾加成反應(yīng)，設(shè)計合成了能識別SO32-的比色和熒光增強(qiáng)型探針P3。P3與SO32-反應(yīng)后，紫外吸收藍(lán)移了90nm，熒光強(qiáng)度增強(qiáng)了10倍，該探針可用于實際樣品中SO32-的檢測。
　　2.以黃酮染料為母體，通過引入4-二甲氨基肉桂醛增加其共軛體系，首次合成了一種發(fā)射波長在600nm以上的紅光染料。該染料具有較好的光穩(wěn)定性、較大的斯托克位移以及較高的熒光量子產(chǎn)率。通過對染料的受體部分引入特異性的識別基

4、團(tuán)，合成了兩種新型的熒光增強(qiáng)型探針:1）以2，4-二硝基苯磺酰氯為識別基團(tuán)，合成了-SH熒光探針。該探針對含-SH的氨基酸顯示出顯著的熒光增強(qiáng)特性(560倍)并被應(yīng)用于HeLa細(xì)胞內(nèi)硫醇的熒光成像。2）以2，4-二硝基苯醚為識別基團(tuán)，合成了H2S熒光探針。H2S引發(fā)2，4-二硝基苯醚的硫解反應(yīng)后，探針的熒光強(qiáng)度最大可增強(qiáng)112倍，該熒光探針能檢測細(xì)胞內(nèi)的H2S，已實現(xiàn)對RAW264.7細(xì)胞內(nèi)H2S的熒光成像。
　　3.比率型熒光探

5、針可通過自校準(zhǔn)方式消除由物質(zhì)濃度、激發(fā)強(qiáng)度、環(huán)境溫度等外界因素產(chǎn)生的影響。本文基于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)機(jī)理，設(shè)計合成了兩種比率型熒光探針:1）基于4-羥基萘酰亞胺合成了一種新型的SO32-熒光探針。通過亞硫酸鈉誘導(dǎo)探針P6中乙酰丙酰基保護(hù)的羥基基團(tuán)脫去保護(hù)，導(dǎo)致探針的紫外和熒光光譜發(fā)生較大的紅移，以此建立了一種測定SO32-的方法。2）基于亞硫酸氫鈉誘導(dǎo)的加成反應(yīng)來阻斷探針P7的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移過程，設(shè)計合成了一種新型的測定HSO3-

6、的熒光比率型探針，探針P7對HSO3-具有顯著的熒光比率響應(yīng)，熒光光譜藍(lán)移了137nm。
　　4.合成一種以Bodipy染料為熒光團(tuán)，識別生物硫醇的新型熒光探針。該探針對含硫醇的氨基酸具有較高的選擇性和專一性。由于巰基與探針分子中α,β-不飽和雙鍵部分發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，導(dǎo)致體系的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)和ICT過程中斷，從而使探針的紫外光譜藍(lán)移(13nm)且熒光顯著增強(qiáng)（40倍）。HeLa細(xì)胞內(nèi)硫醇的熒光成像實驗表明探針具有檢測

7、生物體內(nèi)硫醇的能力。
　　5.基于F-誘導(dǎo)的Si-O鍵斷裂反應(yīng)，設(shè)計合成了兩種比色和熒光增強(qiáng)型F-探針:1）以6-乙?；?2-萘酚為熒光團(tuán)，合成了一種基于ICT原理的F-熒光探針P9。由于F-對Si較強(qiáng)的親核性，該探針對F-具有顯著的熒光增強(qiáng)效應(yīng)（9663倍）。利用該性質(zhì)可檢測低至40nM的F-。2)以2-羥基-1-萘甲醛為原料，合成了一種新型的F-熒光探針。探針P10與F-作用后，紫外光譜紅移了95nm。同時，溶液顏色由無色變成