化學(xué)反應(yīng)型光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移熒光探針：合成、性質(zhì)及應(yīng)用.pdf

1、生物體內(nèi)存在多種游離物質(zhì)，如小分子、自由基、離子、多肽、酶等，他們具有非常重要的生理作用；因此，對(duì)以上物質(zhì)的有效檢測(cè)對(duì)疾病的診斷、治療和機(jī)理的研究顯得尤為重要。過(guò)去幾十年間多種傳感測(cè)試手段被發(fā)展并應(yīng)用于這些物質(zhì)的有效、高靈敏度和高選擇性檢測(cè)，如毛細(xì)管電泳分離分析法、高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜分析法、納米粒子檢測(cè)法、紫外-可見(jiàn)吸收光譜法、熒光光譜法等。基于熒光探針的熒光光譜法和熒光成像傳感具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括：1）快速、靈敏；2）無(wú)損

2、探測(cè)；3）信號(hào)直觀易讀等。熒光方法的核心在于熒光發(fā)色團(tuán)，即熒光探針。在長(zhǎng)期的熒光傳感檢測(cè)實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，高效熒光探針應(yīng)具有以下特點(diǎn)：更好的選擇性；更低的檢測(cè)限；更高的靈敏度；更完善的形態(tài)分析；更快的分析速度；更好的生物相容性等。
　　目前，熒光探針的檢測(cè)機(jī)制包括熒光增強(qiáng)（turn-on）、熒光淬滅（turn-off）和熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）等。這些方法各有特色，多數(shù)利用的是特定熒光發(fā)色團(tuán)熒光強(qiáng)度變化來(lái)進(jìn)行定性或定量分析，且需

3、要進(jìn)行特定的標(biāo)記，否則其選擇性較差。發(fā)展新的檢測(cè)機(jī)制，利用特殊的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)高選擇性檢測(cè)，將是一個(gè)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。在文獻(xiàn)調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)具有donor-acceptor（D-A）結(jié)構(gòu)的有機(jī)共軛分子因分子內(nèi)能量傳遞，其光吸收和發(fā)射通過(guò)激發(fā)態(tài)能級(jí)變化實(shí)現(xiàn)，表現(xiàn)為（光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移）PET特性。然而，這類分子獨(dú)特的熒光特性較少被利用于構(gòu)建高效、選擇性高的熒光探針?；谝陨险J(rèn)識(shí)，我們擬定本論文的課題設(shè)計(jì)思想:構(gòu)筑D-A共軛結(jié)構(gòu)、利用具有點(diǎn)擊化學(xué)特性的

4、反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的檢測(cè)，探針?lè)肿踊瘜W(xué)反應(yīng)前后D-A結(jié)構(gòu)變化形成光譜信號(hào)變化(光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，PET過(guò)程)。
　　在充分考慮以上三方面，本論文擬分別對(duì)一氧化氮（NO）、半胱氨酸（Cys）和過(guò)氧化氫（H2O2）設(shè)計(jì)三類不同的共軛有機(jī)分子熒光探針，研究其傳感特性，從而建立三種傳感體系，為今后更廣泛范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種生物物質(zhì)傳感檢測(cè)的探針開(kāi)發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。本論文主要包括以下三個(gè)方面：
　?。?）基于芴-鄰苯二胺-芴結(jié)構(gòu)的NO探針。通過(guò)

5、Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)探針的合成，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、光物理性質(zhì)進(jìn)行表征確認(rèn)。結(jié)果表明探針對(duì)于體外及生物體內(nèi)一氧化氮都有很好的響應(yīng)。此探針還具有很高的靈敏度和專一性，與NO作用后，其最大吸收和發(fā)射波長(zhǎng)均表現(xiàn)明顯的紅移，同時(shí)強(qiáng)度也有相應(yīng)變化。通過(guò)飛行時(shí)間質(zhì)譜的表征，驗(yàn)證了熒光探針設(shè)計(jì)的合理性與可行性：當(dāng)探針?lè)肿佑龅揭谎趸?，芳香鄰二氨基與NO分子發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化成三唑結(jié)構(gòu)，從而使富電子的芳香胺轉(zhuǎn)變成弱給電子性特性，熒光顯著增強(qiáng)，因而能夠?qū)σ谎?/p>

6、化氮進(jìn)行特異性的識(shí)別。
　　（2）設(shè)計(jì)合成了一種反應(yīng)型半胱氨酸分子探針，并對(duì)其結(jié)構(gòu)及光物理性質(zhì)進(jìn)行表征確認(rèn)。由于氨基的吸電子影響，該探針幾乎沒(méi)有熒光，隨著半胱氨酸的加入，探針中的馬來(lái)酰亞胺與半胱氨酸發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，PET過(guò)程被破壞，探針?lè)肿拥臒晒饷黠@增高至134.7倍。該探針對(duì)半胱氨酸具有高度識(shí)別性且不受其他氨基酸的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)半胱氨酸的高度、靈敏選擇性的檢測(cè)。
　?。?）以苝酰亞胺為熒光團(tuán)，硼酸酯為識(shí)別基團(tuán)設(shè)計(jì)了一種