基于罗丹明的Fe3+荧光探针的设计,合成及应用研究

摘要

铁离子是生物体内最丰富并且具有多种功能的过度金属离子，在许多生化反应过程中扮演着非常重要的角色，例如，氧化还原反应，电子转移和氧气运输。铁离子的缺乏与过量都会导致有机体出现各种各样的功能紊乱，阿尔兹海默病与帕金森都与体内铁离子浓度异常有关。各种各样的分析检测铁离子的传统方法已经被发现，但是这些方法通常会受到其他金属离子的干扰，需要复杂的样品预处理以及昂贵的仪器。最近十年里，荧光探针因其具有操作简单，灵敏性高，选择性好，准确度高，能够检测环境中非常低浓度的金属离子而被广泛的应用于检测各种离子，小分子以及生物大分子。
　　传统的铁离子荧光探针都是荧光淬灭型的（Turn-Off），这是因为铁离子顺磁性造成的。荧光增强型探针（Turn-ON）比淬灭性探针具有更高的灵敏度和明显的荧光颜色变化，但是铁离子的淬灭效应给荧光增强型探针的发展带来了巨大的挑战。近年来，罗丹明衍生物因具有非常优良的光物理性质，例如，长的吸收发射波长、高量子产率、大的摩尔吸光系数以及高抗漂白能力，被广泛的应用于荧光增强型探针的设计合成。因此我们选用罗丹明荧光团来设计合成Fe3+荧光增强型探针。
　　在本文中，我们设计合成了两个荧光增强型探针并对它们进行了详细的结构表征。这两个荧光探针无论是在紫外吸收还是荧光发射都表现出了非常优异的光学性质，它们具有较高的选择性与灵敏性并且能够通过“裸眼”来检测Fe3+；通过Job曲线实验证明探针与Fe3+的配位比都是1:1，当向L-Fe3+化合物溶液中加入Na4P2O7，Na4P2O7能够淬灭L-Fe3+化合物的荧光，表明荧光探针具有可逆性；通过细胞荧光成像实验可以说明和两个探针能够检测生物细胞内的Fe3+。两者的不同之处在于，后者比前者具有更好的选择性，但是前者能够在纯水中检测Fe3+，而后者只能在甲醇的水溶液中检测。通过综合分析，后者无论是在离子选择性，响应时间还是竞争性上都比前者更加优越。

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第一章 绪论

1.1引言

1.1.1 铁离子的重要性

1.1.2 铁离子的检测方法

1.2. 二价铁离子荧光探针研究进展

1.3 三价铁离子荧光探针研究进展

1.3.2 Turn-On型荧光探针

1.3.3 比率型荧光探针

1.3.4 化学剂量计型荧光探针

1.4本论文的选题目的及主要工作内容

第二章 基于罗丹明6G的Fe3+荧光探针的设计，合成及应用研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2合成方法

2.2.3 光谱测试

2.2.4结合常数Ka的测定

2.2.5 最低检测限的测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 紫外滴定实验

2.3.2 荧光滴定实验

2.3.3 Job实验

2.3.4 配体L的最低检测限

2.3.5 阳离子选择性实验

2.3.6 阳离子竞争性试验

2.3.7 pH值对探针L的影响

2.3.8 探针L的可逆性研究

2.3.9 探针L在活细胞中识别Fe3+的荧光显微成像

2.4 本章小结

附图

第三章 基于罗丹明B的Fe3+荧光探针的设计，合成及应用研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 合成方法

3.2.3 光谱测试

2.2.4结合常数Ka的测定

2.2.5 最低检测限的测定

2.2.6 细胞培养及荧光成像

3.3 结果与讨论

3.3.1 荧光探针L的选择性实验

3.3.2荧光探针L的反应时间

3.3.2 探针L紫外滴定实验

3.3.4 探针L阳离子竞争性实验

3.3.5 探针L的可逆性实验

3.3.6 探针L的机理探究

3.3.7 探针L在活细胞中识别Fe3+的荧光显微成像

3.4 本章小结

附图

总结与展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢