离子型铱(Ⅲ)配合物磷光探针的合成及金属铜离子的检测

摘要

化学传感器又称化学探针，由于其在化学、生物学、医学和环境等众多研究领域中的重要意义而显得尤为重要。一个化学传感器可以被定义为一种化合物，可以通过调节系统中的一个或多个属性的变化来检测分析物，如改变吸收、发射、或氧化还原电位等特性。尤其是荧光检测，由于灵敏度高、易于可视化、响应时间短，被认为是最有效的传感应用工具之一。化学传感器可以分为荧光化学传感器和磷光化学传感器，由于它们丰富、容易修饰的化学结构和高的量子产率，被广泛的关注与研究。相比荧光化学传感器，磷光化学传感器具有发光效率高、发光颜色易调节、发射寿命长等优异的光物理性质，由于其较长的磷光发射寿命，可以避免荧光、散射光等短寿命背景噪声的影响，并且化学稳定性、生物相容性良好，这些突出的性质使其在传感和生物成像方面有较好的应用前景。
　　重金属离子过多或过少都会对生物体产生较大的影响，甚至引起疾病。而重金属铜在生物体内的许多生理过程中起着尤为重要的作用，同时也是一种重要的环境污染物[1]。Cu2+强的配体结合特性是探究生物学、医学功能的重要基础，而过渡金属铜稳态失调会引起神经退化型疾病，譬如阿尔茨海默病、朊蛋白病、孟克斯病、帕金森病和威尔逊氏病等[2]。因此，了解过渡金属铜对生物和环境的作用需要一种可靠、通用的定量方法。
　　本文主要介绍了三个能够定量检测Cu2+的磷光化学传感器，在化学传感器的辅助配体中引入二甲基吡啶胺作为阳离子受体，增强了对Cu2+的识别能力，且通过改变环金属铱二氯桥化合物，调节了发光光色，得到了红色、亮黄色、绿色三种发不同光的铱配合物磷光化学传感器。首先我们通过核磁共振氢谱分析、高分辨质谱分析表征了三个铱配合物磷光探针，接着通过研究它们的化学性质以及光物理性质，发现它们都能够实现对Cu2+高灵敏度的特异性识别，表现为明显的磷光淬灭，并且具有良好的检出限和可逆性。三个铱配合物磷光探针具有良好的热稳定性，且在pH＜10时，对Cu2+的识别都不会受到影响，而在pH＞10时，Cu2+优先与溶液中的氢氧根结合，因此无法实现识别目的。我们选择在宫颈癌细胞系Hela细胞中研究细胞毒性并实现在活细胞中成像，通过MTT结果发现，有香豆素结构的绿光铱配合物磷光探针对细胞几乎没有毒性，同时，成像结果表明，三个化学传感器在检测活细胞中Cu2+方面表现出良好的细胞膜透过性和不错的成像特性。三种快速、灵敏的铱配合物磷光化学传感器来定量检测环境和生物系统中的Cu2+，对生物研究和医学诊断具有重要意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 化学传感器的概述

1．3 改变荧光信号的机制

1．4 用化学传感器可视化金属离子的发展史

1．5 检测金属离子的意义

1．6 本论文的研究目的与意义

2 磷光探针[Ir(1L)2(bp-DPA)]PF6的合成及Cu2+的检测

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验所用的仪器

2．2．2 实验所用的试剂

2．3 合成步骤

2．4 结果与讨论

2．4．1 热重分析(TG)

2．4．2 [Ir(1L)2(bp-DPA)]PF6的光物理性质

2．4．3 选择

2．4．4 滴定

2．4．5 配位比

2．4．6 检出限

2．4．7 结合常数

2．4．8 竞争

2．4．9 返滴定

2．4．10 [Ir(1L)2(bp—DPA)]PF6检测Cu2+的机制

2．4．11 pH对[Ir(1L)2(bp-DPA)]PF6识别Cu2+的影响

2．4．12 细胞毒性

2．4．13 细胞成像

2．5 本章小结

3 磷光探针[Ir(2L)2(bp-DPA)]PF6的合成及Cu2+的检测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验所用的仪器

3．2．2 实验所用的试剂

3．3 合成步骤

3．4 结果与讨论

3．4．1 热重分析(TG)

3．4．2 [Ir(2L)2(bp-DPA)]PF6的光物理性质

3．4．3 选择

3．4．4 滴定

3．4．5 配位比

3．4．6 检出限

3．4．7 结合常数

3．4．8 竞争

3．4．9 返滴定

3．4．10 [Ir(2L)2(bp-DPA)]PF6检测Cu2+的机制

3．4．11 pH对[Ir(2L)2(bp-DPA)]PF6识别Cu2+的影响

3．4．12 细胞毒性

3．4．13 细胞成像

3．5 本章小结

4 磷光探针[Ir(3L)2(bp-DPA)]PF6的合成及Cu2+的检测

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验所用的仪器

4．2．2 实验所用的试剂

4．3 合成步骤

4．4 结果与讨论

4．4．1 热重分析(TG)

4．4．2 [Ir(3L)2(bp-DPA)]PF6的光物理性质

4．4．3 选择

4．4．4 滴定

4．4．5 配位比

4．4．6 检出限

4．4．7 结合常数

4．4．8 竞争

4．4．9 返滴定

4．4．11 pH对[Ir(3L)2(bp-DPA)]PF6识别Cu2+的影响

4．4．12 细胞毒性

4．4．13 活细胞成像

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果