检测HClO、HNO和Hg2+近红外荧光探针的合成与性能研究

摘要

近些年来，近红外荧光探针由于其在生物成像时的背景干扰小，较强组织渗透力，对组织或细胞的损伤较小等优点逐渐成为荧光探针领域的研究热点。在生物学领域，次氯酸(HOCl)是一种重要的活性氧物种(ROS)，在免疫系统起着非常重要的作用。次硝酸(HNO)具有独特的生物活性和药理学应用，可用于治疗酒精中毒，减轻缺血再灌注损伤，有治疗心力衰竭的潜力。汞离子(Hg2+)，一种常见于工业废水的重金属离子，能够与人体内酶和蛋白质中的硫醇基团结合，会造成各种肾脏和大脑相关的疾病，如水俣病。鉴于近红外荧光探针在生物成像的优势，以及HOCl，HNO和Hg2+在生理过程中的重要作用，开发用于检测生物体中HOCl，HNO和Hg2+的近红外荧光探针逐渐成为近年来的研究热点，也是进一步研究三者的生物学特性和药理学潜力不可或缺的一项技术手段。 本论文主要介绍了基于苯并吡喃腈，半花菁染料和苯并吡喃鎓-香豆素三种不同的近红外荧光团设计合成的检测HOCl，HNO和Hg2+的四个近红外荧光探针LJ-1，LJ-2，LJ-3和LJ-4。分别对四个探针的光谱性能，识别机理和细胞成像进行了研究，四个探针的结构都经过1HMR、13CNMR、HR-MS数据得到确认。 基于苯并吡喃腈双光子，近红外HOCl荧光探针LJ-1，具备迅速响应，灵敏度高，抗干扰能力强，较大的斯托克斯位移的优点。已成功应用于检测MCF-7细胞中HOCl的单光子和双光子成像。 基于苯并吡喃腈近红外HNO荧光探针LJ-2，具备对HNO快速响应，专一性识别，较强的抗干扰能力和高灵敏度等优点。探针LJ-2已成功应用HEPG-2细胞内HNO的检测。 基于苯并吡喃鎓-香豆素近红外HNO荧光探针LJ-3，能够在纯水体系HEPES Buffer(10mM,pH=7.4)中对HNO快速响应。已经实现双通道检测HEPG-2细胞中内源性和外源性的HNO。 基于半花菁染料近红外Hg2+荧光探针LJ-4，能够专一性识别Hg2+且具有较强的抗干扰能力，且灵敏度高。响应后溶液颜色由蓝色变为绿色，可裸眼识别。已成功应用于HEPG-2细胞内Hg2+的检测。

目录

声明

第一章 前言

1.1 引言

1.2近红外荧光探针

1.3近红外荧光团分类

1.3.1苯并吡喃腈

1.3.2菁染料

1.3.3半花菁染料

1.3.4 罗丹明衍生物

1.3.5氟硼吡咯

1.4HOCl荧光探针研究进展

1.5HNO荧光探针研究进展

1.6Hg2+荧光探针研究进展

1.7本论文的主要研究内容

第二章 基于苯并吡喃腈双光子，近红外HOCl荧光探针的设计合成与细胞应用

2.1 前言

2.2 实验仪器与试剂

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验试剂

2.3 探针LJ-1的合成

2.3.1化合物L1-L3的合成

2.3.2化合物L4的合成

2.3.3探针LJ-1的合成

2.4 探针LJ-1实验与讨论

2.4.1 溶液的配置

2.4.2 光谱测试条件

2.4.3探针LJ-1检测HOCl的动力学测试

2.4.4探针LJ-1检测HOCl的选择性

2.4.5探针LJ-1检测HOCl荧光干扰性

2.4.6探针LJ-1检测HOCl的滴定实验

2.4.7探针LJ-1检测HOCl的pH适用范围

2.4.8探针LJ-1检测HOCl的识别机理

2.4.9探针LJ-1检测HOCl的细胞实验

2.5 本章小结

第三章 基于苯并吡喃腈近红外HNO荧光探针的设计合成与性能研究

3.1 前言

3.2 实验仪器与试剂

3.2.1 实验仪器

3.2.2 实验试剂

3.3 探针的合成部分

3.3.1化合物L4的合成

3.3.2探针LJ-2的合成

3.4 探针LJ-2实验与讨论

3.4.1 溶液的配置

3.4.2光谱测试条件

3.4.3 探针LJ-2检测HNO的紫外选择性

3.4.4 探针LJ-2检测HNO的抗干扰性

3.4.5 探针LJ-2识别HNO滴定测试

3.4.6 探针LJ-2检测HNO的动力学测试

3.4.7 探针LJ-2对HNO的pH范围测试

3.4.8 探针LJ-2检测HNO的机理研究

3.4.9 探针LJ-2检测HNO的细胞实验

3.5 本章小结

第四章 基于苯并吡喃鎓-香豆素近红外HNO荧光探针的设计合成及细胞应用

4.1 前言

4.2 实验仪器与试剂

4.2.1 实验仪器

4.2.2 实验试剂

4.3 探针的合成部分

4.3.1化合物Y1-Y3的合成

4.3.2探针LJ-3的合成

4.4 探针LJ-4实验与讨论

4.4.1 溶液的配置

4.4.2 光谱测试条件

4.4.3 探针LJ-3检测HNO的动力学测试

4.4.4探针LJ-3检测HNO的选择性

4.4.5 探针LJ-3检测HNO的抗干扰性

4.4.6探针LJ-3检测HNO的滴定测试

4.4.7探针LJ-3检测HNO的pH范围测试

4.4.8 探针LJ-3对HNO的响应机理研究

4.4.9 探针LJ-3检测HOCl的细胞实验

4.5 本章小结

第五章 基于半花菁染料近红外Hg2+荧光探针的设计合成及细胞应用

5.1 前言

5.2 实验仪器与试剂

5.2.1 实验仪器

5.2.2 实验试剂

5.3 探针LJ-4的合成

5.3.1化合物J1-J3的合成

5.3.2化合物J4的合成

5.3.3探针LJ-4的合成

5.4 探针LJ-4实验与讨论

5.4.1 溶液的配置

5.4.2 光谱测试条件

5.4.3 探针LJ-4检测Hg2+的紫外选择性

5.4.4探针LJ-4检测Hg2+的荧光选择性

5.4.5探针LJ-4检测Hg2+的滴定测试

5.4.6探针LJ-4检测Hg2+的pH适用范围

5.4.7探针LJ-4检测Hg2+的动力学测试

5.4.8探针LJ-4检测Hg2+的机理研究

5.4.9探针LJ-4检测Hg2+的细胞应用

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

附图

硕士期间发表论文

致谢