基于喹啉和羅丹明為母體的熒光化學(xué)傳感器的設(shè)計、合成以及性能研究.pdf

1、生命體的新陳代謝離不開各種蛋白質(zhì)的協(xié)調(diào)作用，而氨基酸作為合成蛋白質(zhì)的原料，通過自身及其代謝產(chǎn)物對生物體的蛋白質(zhì)代謝、脂代謝、糖代謝等營養(yǎng)物質(zhì)的代謝起到調(diào)節(jié)作用，具有維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、影響神經(jīng)和內(nèi)分泌，調(diào)控細(xì)胞的信號的傳輸、抗氧化、抗應(yīng)激等功能。而這些都依賴于氨基酸在一個正常的濃度范圍，濃度高于及低于正常值都會成為疾病的誘因。一個典型的例子:Cys高于正常值(19umol/l)，會導(dǎo)致冠心病，延緩生長發(fā)育，頭發(fā)褪色，水腫，嗜睡，肝損傷，

2、肌肉和脂肪損失，皮膚損傷，阿爾茨海默氏癥等。因此，發(fā)展能夠定性及定量分析氨基酸的檢測技術(shù)具有重要的科學(xué)價值和研究意義。
　　鈀及其化合物是合成藥物分子有效的催化劑，而且在減少汽車尾氣排放系統(tǒng)中有重要的作用。但是，鈀在制藥工業(yè)上的應(yīng)用會在最終的產(chǎn)品中殘留高水平的鈀，汽車催化轉(zhuǎn)化器中排放的鈀會迅速的增加土壤、植物、河流和海洋等不同環(huán)境基質(zhì)鈀的含量，這些鈀可以通過不同的途徑進(jìn)入人體，引起身體的不適。鈀離子可以與含硫氨基酸、蛋白質(zhì)、DNA

3、和維生素B6等生物大分子和生化試劑作用，擾亂多種細(xì)胞過程，鈀還可以誘發(fā)一系列的毒性效應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的皮膚和眼睛刺激。故此，人們急切需要能有效檢測分析物中痕量鈀的方法。傳統(tǒng)檢測鈀的分析方法往往需要昂貴的測試儀器和復(fù)雜的操作過程，而熒光方法卻具有高選擇性和靈敏度，操作簡單快捷，因此受到人們的廣泛關(guān)注。
　　熒光化學(xué)傳感器區(qū)別于傳統(tǒng)檢測生物體內(nèi)生物小分子含量的檢測工具，其高靈敏度、高選擇性、易于合成、廉價以及良好的生物應(yīng)用特點(diǎn)，使其已經(jīng)

4、逐漸成為了生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)中主要的檢測工具。通過探針與生物體內(nèi)的活性物質(zhì)的相互作用，顯示出對應(yīng)的熒光信號變化，能夠更有效地幫助人們從微觀角度出發(fā)來觀察和了解生命活動。在生命科學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域，設(shè)計且合成高靈敏度、高選擇性的有機(jī)小分子熒光化學(xué)傳感器已經(jīng)成為人們的熱衷研究的課題之一。然而，在過去的研究中單光子熒光化學(xué)傳感器得到了快速的發(fā)展，但其在激發(fā)波長短，激發(fā)能量大，生物毒性強(qiáng)上的劣勢會導(dǎo)致一系類不足，阻礙了熒光傳感器的前進(jìn)和發(fā)

5、展。如:熒光淬滅，在生物細(xì)胞或組織中有自熒光的干擾，組織穿透深度小(＜100μm)等。相比之下，雙光子熒光探針在激發(fā)波長長，激發(fā)能量低，組織穿透能力深，空間分辨率高，較小的熒光干擾背景和光散射，以及雙光子延長細(xì)胞、組織顯微成像時間上的特殊優(yōu)勢，使得雙光子熒光化學(xué)傳感器更利于人們觀察研究生命過程。
　　本文在查閱大量文獻(xiàn)工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計并合成了分別基于喹啉的生物硫醇雙光子熒光化學(xué)傳感器，通過核磁共振譜圖和ESI-TOF質(zhì)譜對目標(biāo)化

6、合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，研究了各自的性能，分別用于生物成像應(yīng)用中，取得了理想的結(jié)果。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.我們設(shè)計并合成了第一個基于TICT熒光發(fā)生機(jī)理雙光子熒光化學(xué)傳感器NQ，能夠高選擇性地檢測Cys/Hcy。當(dāng)加入Cys/Hcy時，NQ在540nm處表現(xiàn)出良好的“OFF-ON”熒光信號。我們通過理論計算，粘度相關(guān)的熒光光譜和時間分辨熒光光譜成功地證明了NQ的熒光發(fā)生機(jī)理。NQ與Cys/Hcy作用分別在800nm左右表現(xiàn)出大的

7、雙光子吸收截面(580和710GM)。同時NQ還表現(xiàn)出良好的雙光子成像能力，使其在生物方面能夠很好的應(yīng)用。
　　2.我們設(shè)計合成了基于FRET機(jī)理的熒光探針RN3，可以選擇性的識別Pd2+。探針本身在510nm附近有強(qiáng)烈的熒光發(fā)射，此時的熒光為分子中的香豆素基團(tuán)發(fā)射的熒光。當(dāng)加入Pd2+后，RN3鈀離子絡(luò)合，使得羅丹明開環(huán)，香豆素發(fā)射的能量被羅丹明吸收，510nm的發(fā)射峰逐漸消失，在575nm出現(xiàn)新的發(fā)射峰，此時的熒光為羅丹明基團(tuán)