1,8-萘酰亚胺-PAMAM树枝分子的聚集诱导荧光及生物荧光探针应用

摘要

本文以聚酰胺-胺(PAMAM)为核，1，8-萘酰亚胺为内层重复单元，外围端基为吡啶，通过Heck反应和酰胺化缩合反应合成了4-(2-乙烯基吡啶)-1，8-萘酰亚胺修饰的PAMAM树枝分子PN-PAMAM，通过熔点、颜色、核磁共振氢谱和碳谱、高分辨质谱等方法对化合物的结构进行了表征。研究了PN-PAMAM树枝分子在不同含水量的混合溶剂中的聚集诱导荧光性质，并探讨了其聚集诱导荧光特性机理。通过荧光光谱法和圆二色谱法研究了PN-PAMAM与BSA的相互作用，计算了PN-PAMAM与BSA之间的结合常数以及对BSA中α-螺旋含量的影响。还研究了PN-PAMMA与小牛胸腺DNA(ct-DNA)和质子相互作用的光谱性质，并研究了其相互作用的机理。
　　1.2-吡啶乙烯基萘酰亚胺-PAMAM树形分子（PN-PAMAM）是以PAMAM为核，萘酰亚胺为重复单元，吡啶为外层端基的树形化合物。通过熔点、颜色、核磁共振氢谱和碳谱、高分辨质谱等方法对化合物PN-PAMAM的结构进行了表征。探讨了本文中所用到的酰胺化反应和Heck反应的机理。
　　2.本文发现了PN-PAMAM树枝分子具有聚集诱导荧光性质(AIE)，并简单的探索了其机理。PN-PAMAM树枝分子在固体时发出黄色荧光，最大荧光发射波长为533nm。在加入少量水时，荧光强度明显增强，当含水量达到60％时，荧光强度达到最大，呈现聚集荧光增强性质。随后荧光强度随着含水量的增加，其荧光强度逐渐的减弱。并且通过测定PN-PAMAM在不同甘油含量的甘油/DMF混合溶液中的荧光发射光谱，进而对导致化合物聚集诱导荧光性质的机理进行了研究。
　　3.研究了PN-PAMAM树枝分子作为荧光探针对牛血清蛋白(BSA)的识别作用。在pH为7.4的生理条件下，以Na2HPO4-NaH2PO4为缓冲体系，树枝分子PN-PAMAM与不同浓度的BSA作用后，树枝分子的荧光强度有增强效应，并且由Stern-Volmer方程计算出了它们的结合常数凰v为1.03×105 L/mol;同时也测定BSA与不同浓度的树枝分子PN-PAMAM相互作用的荧光光谱和圆二色谱，BSA的荧光随着树枝分子的加入后呈现线性的猝灭，由Stern-Volmer方程计算出了它们的结合常数Ksv为1.66×105 L/mol，并且可由此推断该猝灭过程是由于PN-PAMAM与BSA之间形成了配合物所引起的静态猝灭，并且通过计算得到了静态猝灭的结合常数为1.42×103 L/mol，结合为点数为0.6。且由圆二色谱可知，BSA与PN-PAMAM结合后蛋白质二级结构中的α-螺旋结构主要转变为β-折叠和无规卷曲结构，改变了BSA的二级结构。
　　4.研究了PN-PAMAM树枝分子作为荧光探针对小牛胸腺DNA(ct-DNA)和质子的识别作用。在pH为7.4的生理条件下，以PBS体系，树枝分子PN-PAMAM与不同浓度的ct-DNA(0～200μg/mL)作用后，树枝分子的荧光强度有猝灭效应，并且通过计算得出了它们的结合常数凰为0.124 mL/μg，结合为点数为0.32，并且可由此推断该猝灭过程是由于PN-PAMAM与ct-DNA之间形成了配合物所引起的静态猝灭;同时也测定ct-DNA（100μg/mL）与不同浓度的树枝分子PN-PAMAM相互作用的圆二色谱，且由圆二色谱可知，PN-PAMAM是以嵌插的方式与ct-DNA相结合的。同时测定了不同的pH值对树枝分子PN-PAMAM的荧光强度的影响。PN-PAMAM对质子具有良好的识别能力和选择性，在酸性条件下，PN-PAMAM的荧光发生明显的增强效应，主要是由于树枝分子中间核上叔胺的质子化作用抑制了叔胺上的孤对电子向外围吡啶乙烯基萘酰亚胺基团转移的PET过程，导致荧光增强。并且通过计算得到了PN-PAMAM的平衡常数pKa为8.1。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚酰胺-胺(PAMAM)树枝分子简介

1．1．1 PAMAM树枝分子的研究背景

1．1．2 PAMAM树枝分子的应用领域

1．2 聚集诱导发光(ALE)简介

1．3 荧光探针分子的识别机理

1．3．1 光诱导电子转移机理(PET)

1．3．2 分子内电荷转移机理(ICT)

1．3．3 荧光共振能量转移机理(FRET)

1．4 荧光探针的应用研究

1．4．1 牛血清蛋白(BSA)荧光探针的研究进展

1．4．2 小牛胸腺DNA(ct-DNA)荧光探针的研究进展

1．4．3 离子荧光探针的研究进展

1．5 本文的主要研究内容及创新点

1．5．1 主要内容

1．5．2 本论文创瓤点

第二章 2-吡啶乙烯基萘酰亚胺-PAMAM树形分子的合成与结构表征

2．1 实验部分

2．1．1 合成所用原料、试剂及仪器

2．1．2 合成部分

2．1．3 中间体的合成

2．2 结果与讨论

2．3 关键的反应机理讨论

2．3．1 合成PN-PAMAM树枝分子的反应机理讨论

2．3．2 Heck反应机理讨论

2．4 本章小结

第三章 2-吡啶乙烯基萘酰亚胺-PAMAM树形分子的聚集诱导荧光特性

3．1 实验部分

3．1．1 试剂及仪器

3．1．2 聚集诱导荧光测试

3．2 结果与讨论

3．2．1 PN-PAMAM和2-PN固体荧光及CIE坐标

3．2．2 PN-PAMAM和2-PN的聚集诱导荧光特性

3．2．3 PN-PAMAM树枝分子的聚集诱导发光机理探讨

3．3 本章小结

第四章 2-吡啶乙烯基萘酰亚胺-PAMAM树形分子与牛血清蛋白(BSA)的相互作用

4．1 实验部分

4．1．1 实验试剂与仪器

4．1．2 实验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 牛血清蛋白(BSA)对PN-PAMAM树枝分子的荧光光谱的影响

4．2．2 PN-PAMAM树枝分子对牛血清蛋白(BSA)的荧光光谱的影响

4．2．3 PN-PAMAM树枝分子对牛血清蛋白(BSA)的圆二色谱的影响

4．3 本章小结

第五章 2-吡啶乙烯基萘酰亚胺-PAMAM树形分子与小牛胸腺DNA(ct-DNA)及质子的相互作用

5．1 实验部分

5．1．1 实验仪器与试剂

5．1．2 实验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 PN-PAMAM与小牛胸腺DNA(ct-DNA)相互作用的荧光光谱

5．2．2 PN-PAMAM与小牛胸腺DNA(ct-DNA)相互作用的圆二色谱

5．2．3 PN-PAMAM的pH探针行为

5．3 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

硕士期间发表成果

致谢