基于二氟硼結構的新型熒光-化學發(fā)光探針的設計合成與生物應用.pdf

1、小分子熒光探針由于靈敏度高、選擇性好，在生物活性物種檢測領域得到廣泛應用，是目前光學分析法檢測生物活性物質最常用、最重要的工具之一?；趥鹘y(tǒng)熒光染料的熒光探針根據(jù)染料母體的不同而各具優(yōu)點，但是隨著對活性物種檢測靈敏度、選擇性要求的提高，這些熒光染料在作為熒光探針母體方面也存在一些不足。例如以花菁為母體的熒光探針斯托克斯位移較小、量子產(chǎn)率不高，而且探針還會發(fā)生聚合、光漂白、斷鍵分解等現(xiàn)象；基于羅丹明、BODIPY、熒光素和香豆素類等染料的

2、熒光探針熒光量子產(chǎn)率相對較高，且有較好的光學穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，但是這些染料的發(fā)射波長一般處于短波長區(qū)，易受到生物體系自發(fā)熒光和散射光的干擾，并且斯托克斯位移也不是很大。所以綜合以上各類熒光探針的特點，有必要設計性能更優(yōu)良的熒光染料，以滿足實際生物檢測的要求。目前對新型熒光探針的合成，主要在以下幾個方面進行改進：提高探針的熒光量子產(chǎn)率，增加檢測靈敏度；增大斯托克斯位移，以降低染料的自吸收和光譜干擾；使染料的發(fā)射波長紅移，增加組織穿透性，

3、避免生物體系中某些物質(如水、脂質體、蛋白質等)對光的吸收，降低信噪比；探針母體的光穩(wěn)定性好，不易發(fā)生聚合或光漂白；5。探針水溶性好，穿膜性好，對生物體毒性低。
　　化學發(fā)光探針作為另一類發(fā)光型探針，因其不需要激發(fā)光源、瞬時響應、靈敏度高等特點在生物檢測中得到了一定程度的應用?；瘜W發(fā)光檢測利用化學反應釋放的能量將反應體系中的熒光物質激發(fā)，將化學能轉化成輻射能，整個過程中無需激發(fā)光源，消除了背景光的干擾，很適合活生物體的原位檢測與活

4、體成像。但是目前的化學發(fā)光探針量子產(chǎn)率一般不高，且發(fā)射波長在較短波長區(qū)，還需要進一步提高檢測的靈敏度和選擇性。所以設計具有新型發(fā)光母體、發(fā)射波長在遠可見-近紅外區(qū)的小分子化學發(fā)光探針，將會進一步拓寬化學發(fā)光檢測方法在生物分析中的應用。酸堿平衡和氧化還原平衡是細胞內重要的生化反應平衡，對細胞生理過程起到極為重要的調節(jié)作用。細胞酸度(pH)在諸如細胞生長、細胞內吞作用、細胞粘附等過程中起著關鍵調節(jié)作用，是細胞進行新陳代謝的重要參數(shù)之一。許多

5、報道認為一些疾病與細胞質或者酸性細胞器內的pH異常有關?；钚匝?reactive oxygen species，ROS)參與細胞信號轉導、神經(jīng)傳遞、免疫系統(tǒng)控制、細胞生長調節(jié)及細胞代謝等，是細胞氧化還原平衡體系的重要參與者。因此，準確測定細胞內 pH和活性氧濃度十分重要。熒光探針法具有高靈敏度和高選擇性，且利用熒光探針共聚焦成像技術可以實現(xiàn)細胞內酸堿平衡變化監(jiān)測及質子的時空分布研究?；瘜W發(fā)光反應與自由基的生成與轉化密切相關，所以化學發(fā)光

6、探針在活性氧檢測中具有獨特的優(yōu)勢。
　　本文結合熒光、化學發(fā)光這兩類光學探針的特點，以二氟硼為熒光母體，合成了兩種pH熒光探針及一種小分子化學發(fā)光探針。以熒光探針實現(xiàn)了細胞內 pH的熒光成像。用化學發(fā)光探針初步檢測了超氧陰離子自由基。具體工作包括：⑴介紹了熒光、化學發(fā)光探針在生物檢測方面的進展，重點對二氟硼類化合物探針的結構特點、物理化學性質及其光學檢測應用進行了綜述。⑵合成了一種以二氟硼結構為母體的pH可逆“裸眼”熒光探針。該探

7、針的最大激發(fā)發(fā)射波長分別在465nm和608nm處，斯托克斯位移達到了143nm。探針以巰基作為響應基團，在pH=4.0-8.0之間呈靈敏響應，熒光強度隨著 pH的增大而增強；詳細研究了該探針的響應原理，發(fā)現(xiàn)探針光穩(wěn)定性好，有良好的穿膜性，以該探針實現(xiàn)了人肝癌細胞內 pH的熒光成像分析。⑶合成了一種以二氟硼結構為母體、以吡啶為響應基團的pH熒光探針。該探針在pH=3.0-6.0范圍內呈靈敏響應，以該探針實現(xiàn)了人肝癌細胞內 pH的熒光成像