基于熒光傳感的分子探針的設(shè)計(jì)、合成及性能研究.pdf

1、當(dāng)具有熒光發(fā)射特性的物質(zhì)受到周圍環(huán)境（如外來(lái)化學(xué)、生物物種、溫度或酸度等）的影響，發(fā)生其熒光發(fā)射性能（如光譜和強(qiáng)度等）改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境特性或某種特定物質(zhì)的識(shí)別、響應(yīng)和檢測(cè)，常被稱為熒光傳感。羅丹明類分子探針是基于熒光團(tuán)結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生熒光發(fā)射，在螺環(huán)狀態(tài)下表現(xiàn)為無(wú)色無(wú)熒光，在與客體分子作用形成開環(huán)結(jié)構(gòu)后，探針發(fā)生明顯的顏色變化和熒光釋放。將羅丹明生色團(tuán)（氧雜蒽三環(huán)分子共軛體系）與識(shí)別基團(tuán)（N、O、S原子）相結(jié)合設(shè)計(jì)出的羅丹明衍生物

2、，是一種能夠特異性識(shí)別汞離子（Hg2+）的分子探針。
　　本論文在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并合成了2種熒光增強(qiáng)型羅丹明B類分子探針N'-3'，6'-雙（二乙氨基）-3-螺[異吲哚-1，9'-占噸]-2-甲酰胺(RA1)和3'，6'-雙（二乙氨基）-2-（（4-羥基苯亞甲基）氨基）螺[異吲哚-1，9'-占噸]-3-酮(RA2)，以期對(duì)Hg2+實(shí)現(xiàn)可視化檢測(cè)。借助核磁共振氫譜(1H-NMR)、核磁共振碳譜(13C-NMR)、傅立葉紅外光

3、譜(FT-IR)、電子轟擊離子源-質(zhì)譜聯(lián)用(EI-MS)、紫外-可見(jiàn)吸收光譜(UV-Vis)表征探針的結(jié)構(gòu)。通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜法和熒光發(fā)射法對(duì)分子探針RA1和RA2的光物理性能進(jìn)行了探索研究。結(jié)果表明，2種探針RA1和RA2都對(duì)Hg2+有特異性響應(yīng)，向探針溶液添加Hg2+后，探針在556nm處出現(xiàn)最大的紫外吸收峰，最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)位于580nm，發(fā)生裸眼可見(jiàn)的顏色變化（由無(wú)色到粉紅色），在紫外燈照射下可發(fā)出明亮的橙黃光。在與其他金屬

4、離子共存的CH3CN/H2O(1∶1，v/v)體系中，接有富電子羥基苯的分子探針RA2更有利于與Hg2+配位并形成1∶1的配合物，50min后熒光強(qiáng)度達(dá)到最大值，結(jié)合常數(shù)為1.74×104(mol/L)-1(R2=0.9904)，檢測(cè)范圍0.14-140μmol/L，檢測(cè)限達(dá)到0.14μmol/L，熒光量子產(chǎn)率由0.003升至0.1458，能實(shí)現(xiàn)高選擇和高靈敏地Hg2+檢測(cè)。此外，用浸漬法將2種探針制成便攜式試紙條(2cm×5cm)和水

5、凝膠塊（半徑2cm），均可對(duì)環(huán)境水溶液中的Hg2+產(chǎn)生明顯的顏色變化，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)Hg2+。
　　1，8-萘酰亞胺類化合物是重要的熒光染料之一，該染料量子產(chǎn)率高，可用作與DNA相關(guān)的生物標(biāo)記。1，8-萘酐本身沒(méi)有熒光，形成1，8-萘酰亞胺結(jié)構(gòu)后可以在短波段范圍內(nèi)發(fā)出熒光，但摩爾吸光系數(shù)較低，染料顏色較淺。在1，8-萘酰亞胺的苯環(huán)上引入給電子基團(tuán)，形成強(qiáng)烈的分子內(nèi)推拉電子體系，大大增加了染料的熒光量子產(chǎn)率，同時(shí)熒光發(fā)射也發(fā)生較大的紅

6、移。該特性使其成為熒光分子探針的另一種候選者。
　　細(xì)胞色素P450(CYP450)是參與人體生命活動(dòng)最重要的藥物代謝酶之一，其中一類亞型酶CYP1A參與許多內(nèi)源和外源性物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化，尤其在致癌物的代謝活化過(guò)程中起關(guān)鍵作用。目前，盡管具有高序列同源性的亞型酶之間存在交叉反應(yīng)，基于分子探針的測(cè)定法仍是最廣泛應(yīng)用于評(píng)估CYP活性的方法，分子探針的設(shè)計(jì)大多是基于底物對(duì)CYP1A的偏好及其脫烷氧基性能。為了獲得對(duì)CYP1A具有高選擇性的

7、分子探針，本文設(shè)計(jì)合成了4種1，8-萘二甲酰亞胺衍生物，并選用6種CYP亞型酶對(duì)設(shè)計(jì)制備的分子探針進(jìn)行選擇篩選，探索制備的探針與CYP1A之間的作用機(jī)制:4-甲氧基-1，8-萘二甲酰亞胺(MN)可以輕松進(jìn)入CYP1A2和CYP1A1的活性腔中，MN末端的羧基可以與CYP1A鏈上的部分氨基酸形成氫鍵。結(jié)果表明，N-(3-羧基丙基)-4-甲氧基-1，8-萘二甲酰亞胺(NCMN)和N-((2-羥基乙氧基)乙基）-4-甲氧基-1，8-萘二甲酰亞

8、胺(NEMN)2種探針與CYP1A作用后，均發(fā)生裸眼可見(jiàn)的顏色變化，測(cè)試體系在紫外光的照射下由藍(lán)色變?yōu)榫G色，這是由于CYP1A催化探針脫甲氧基后，最大熒光發(fā)射峰由458nm紅移至552nm。利用比率熒光法（I552nm/I458nm），其中探針NCMN對(duì)CYP1A催化脫甲氧基有較好的選擇性，探針NEMN對(duì)CYP1A有更好的靈敏度(檢測(cè)范圍1.632-150nM，檢測(cè)限1.632nM)，響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間只需10min。探針NCMN和NEMN對(duì)