基于有機小分子—上轉換納米材料的新型熒光探針的研究.pdf

1、在動植物體內存在許多種至關重要的活性物質，其中包括金屬離子、陰離子及生物小分子等，它們參與各種生理、病理過程，在生命活動中發(fā)揮著重要的作用。這些被分析物在細胞活體中的濃度極低，以及生物樣品的復雜性，所以必須采用高選擇性、高靈敏度的分析方法。小分子熒光探針建立在光譜化學與測量技術基礎上，選擇性地將分子識別的化學信息連續(xù)轉變?yōu)榉治鰞x器易測量的熒光信號。它具有專一選擇性、高靈敏度、原位實時檢測（熒光成像技術）等眾多優(yōu)點。其中比例型熒光探針通過

2、記錄兩個熒光發(fā)射峰的比值來實現(xiàn)對目標物的檢測，能夠很好的避免激發(fā)光散射、儀器誤差以及人工誤差等因素的干擾，有利于增加響應范圍，提高靈敏度。但是小分子熒光探針的缺陷不容忽視，如易光漂白、背景熒光的干擾等。作為新型的熒光探針材料，上轉換納米材料(UCNPs)是一類長波長吸收、短波長發(fā)射的納米材料，具有許多特殊的優(yōu)點，如光穩(wěn)定性高，對生物樣品無損傷及強組織穿透能力，適用于生物傳感和生物成像等領域。
　　芘熒光團由于具有大的共軛結構，較大

3、的剛性平面，可形成激基締合物等特點，是常用的熒光分子探針。羅丹明B、熒光素具有較高的量子產率、高的摩爾消光系數(shù)、良好的光穩(wěn)定性、較大的剛性平面結構，它們的螺環(huán)結構的開閉控制熒光、吸收、顏色方面的變化，近十多年來被廣泛應用于熒光探針領域。本論文中，我們先研究芘熒光團作為小分子探針，在生物檢測方面的應用，然后針對小分子熒光探針的缺點，我們通過改變摻雜稀土元素的含量合成不同發(fā)射波長的上轉換納米顆粒，并以其為載體，分別與羅丹明B和熒光素連接構建

4、基于發(fā)光共振能量轉移(LRET)的納米熒光探針。具體內容如下:
　　1.在第2章中，基于次氯酸可以催化水解酰肼結構，最后形成羧基的原理，我們設計了以芘肼為載體的比例型檢測次氯酸(OCl-)的熒光探針DP。該化合物中，利用咕噸結構將兩個芘單體固定起來，由于兩個芘單體距離足夠近形成芘的激基締合體，探針DP表現(xiàn)為在495nm處有強的寬峰，在375nm處熒光較弱。加入OCl-后，OCl-特異性將苯酰肼氧化為苯酰亞胺并進一步水解，芘締合體分

5、解為芘甲酸單體，此時，495nm處的熒光減弱同時375nm處熒光增強。經過實驗條件的優(yōu)化，得到探針分子對OCl-離子的線性響應范圍為3.0×10-8M到3.0×10-6M，檢測下限為0.35μM，并且其它常見陰離子幾乎沒有干擾。
　　2.在第3章中，我們研究了上轉換納米材料在熒光傳感方面的應用，在近紅外光激發(fā)下，發(fā)射短波長的特性，不僅可以消除背景熒光的干擾，而且穿透能力強，對生物組織無損傷。我們通過改變上轉換材料的摻雜元素，使得上

6、轉換的最高發(fā)射峰在515nm，在其表面包裹一層二氧化硅層(SiO2)，得到UCNP@SiO2納米顆粒，同時將羅丹明(RhB)有機小分子上修飾硅烷化試劑，使其能更穩(wěn)定的包裹在UCNPs@SiO2納米顆粒上，形成UCNPs@SiO2-RhB復合物，根據(jù)發(fā)光能量共振轉移(LRET)，UCNPs納米顆粒作為能量供體，RhB作為能量受體，該類探針對Hg2+具有很好的響應，檢測限為1.67x10-5M，能量轉移效率高達70％。
　　3.在第4