磷基羅丹明類近紅外熒光染料及探針的設(shè)計(jì)、合成與性質(zhì)研究.pdf

1、近年來(lái)，硅基羅丹明近紅外熒光染料及探針的研究引起了廣泛關(guān)注，硅基羅丹明染料和探針不僅具有優(yōu)良的近紅外光譜性質(zhì)，同時(shí)又保留了傳統(tǒng)羅丹明染料和探針的諸多優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)合成近紅外熒光染料和探針，實(shí)現(xiàn)活體細(xì)胞及組織的近紅外熒光成像提供了有效方法。盡管硅基羅丹明類染料及探針?lè)€(wěn)定性好，吸收率高，具有良好的熒光特性，但是此類羅丹明染料和探針的光譜范圍大多集中在650 nm左右的遠(yuǎn)紅外光區(qū)和近紅外光區(qū)，熒光發(fā)射波長(zhǎng)大于700 nm的染料還不多見(jiàn)?？紤]到熒

2、光的組織穿透力和背景干擾與波長(zhǎng)密切相關(guān)，具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光染料及探針將更有利于熒光成像。因此，進(jìn)一步發(fā)展結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良、適用于活體細(xì)胞與組織成像的近紅外熒光染料和探針，設(shè)計(jì)合成高靈敏度的熒光染料及探針，拓展熒光染料及探針的光譜范圍和應(yīng)用領(lǐng)域一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　針對(duì)已有熒光染料及探針存在的問(wèn)題，綜合本課題組對(duì)硅基羅丹明類熒光染料及探針的研究基礎(chǔ)，要從分子水平上有效地改變?nèi)玖霞疤结樀幕瘜W(xué)及光學(xué)性質(zhì)，方法之一就是將羅丹明氧

3、雜蒽結(jié)構(gòu)中的氧原子用其它種類的原子替換，合成羅丹明類似物。本研究工作從理論上深入研究和比較替換原子對(duì)類羅丹明染料及探針光譜性質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，磷原子具有獨(dú)特的核外電子排布及化學(xué)性質(zhì)，受此啟發(fā)，我們?cè)O(shè)計(jì)用磷原子替換羅丹明分子骨架中的氧原子，合成了一系列熒光發(fā)射波長(zhǎng)大于700 nm的磷基羅丹明近紅外熒光染料PRS（PR、Me-PR、TMe-PR），同時(shí)合成其類似物羅丹明類染料Me-OR和硅基羅丹明類染料Me-SiR，以便與磷基羅丹明類染料

4、PRS進(jìn)行性質(zhì)比較。另外，為提高染料PRS的水溶性，設(shè)計(jì)在染料PRs的磷原子上引入親水性基團(tuán)-羥基，合成了近紅外熒光染料PR-OH，并以此染料PR-OH為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)合成了用于檢測(cè)H2O2的近紅外熒光探針PR-O-B。所有化合物結(jié)構(gòu)均經(jīng)1H NMR、13C NMR、31P NMR、HRMS確證。之后，開(kāi)展了對(duì)染料PRS、PR-OH以及探針PR-O-B的一系列性質(zhì)研究，包括光譜研究、理論研究、光穩(wěn)定性研究、pH依賴性研究、細(xì)胞毒性研究、細(xì)胞

5、成像、小鼠成像等，并將其性質(zhì)與羅丹明化合物M e-OR和硅基羅丹明化合物M e-SiR進(jìn)行比較，研究磷基羅丹明近紅外熒光染料及探針的優(yōu)越性。
　　磷原子的引入改變了熒光染料及探針的性質(zhì)。磷基羅丹明類熒光染料PRs的最大發(fā)射波長(zhǎng)均大于700 nm，產(chǎn)生了顯著的光譜紅移（相對(duì)于羅丹明紅移140 nm左右，相對(duì)于硅基羅丹明紅移40 nm左右），此外，性質(zhì)研究結(jié)果證明，染料PRs具有熒光量子產(chǎn)率高、受pH影響小，摩爾消光系數(shù)高、光穩(wěn)定性好

6、，毒性低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)染料PR-OH和探針PR-O-B進(jìn)行性質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，染料PR-OH和探針PR-O-B的最大發(fā)射波長(zhǎng)均大于700 nm，染料PR-OH具有較好的水溶性、受pH影響小。探針PR-O-B可實(shí)現(xiàn)對(duì)H2 O2高靈敏近紅外熒光識(shí)別傳感。因此，磷基羅丹明染料及探針不僅具有優(yōu)良的近紅外光譜性質(zhì)，同時(shí)保留了傳統(tǒng)羅丹明染料的諸多優(yōu)點(diǎn)，具有生物樣品適用的近紅外光譜特性，極適用于活體細(xì)胞與組織的近紅外熒光成像，從而更有利于生物樣品中重要離子