基于四吡啶骈吩嗪为辅助配体的磷光铱配合物的设计合成及生物成像应用

摘要

磷光铱配合物具有丰富且易调节的光物理性质，对外界微环境的变化灵敏度高，利用这些特点，本文设计、合成了一系列能对细胞核或细胞质染色的磷光铱配合物，并研究它们在乏氧状态下的光物理性质尤其是发光寿命的变化，以期实现对细胞内乏氧状态的检测。
　　本论文中，首先设计、合成了以四吡啶骈吩嗪为辅助配体，以苯基吡啶为主配体的单核（Ir1）以及双核（Ir2）铱配合物。研究了它们的光物理性质，测得它们在溶液状态下具有较长的磷光发射寿命。通过单光子激光共聚焦扫描显微成像，发现配合物Ir1实现了对细胞核的染色，而配合物Ir2则主要分布在细胞质中。进一步研究发现，这一现象主要是由于核膜对Ir2的阻碍作用。通过改变配合物在细胞培养液中的孵育条件以及实时监测配合物进入细胞过的程，发现配合物Ir1进入细胞是依靠能量的非胞吞过程。将配合物Ir1与常用商业核染料进行一系列的性质比较，发现配合物Ir1能对活细胞的细胞核进行特异性染色，并具有较好的光稳定性和长的磷光发射寿命，可以进一步通过时间分辨技术，延迟收集信号的时间，去除短寿命背景荧光信号的干扰，获得高信噪比的成像。另外，以配合物Ir1的发光寿命为信号，通过发光寿命成像技术，实现了检测细胞内氧气含量变化的目标。
　　此外，本文中还设计、合成了以四吡啶骈吩嗪为辅助配体，以2,4-二氟苯基吡啶为主配体的双核（Ir3）以及单核（I r4）铱配合物。通过研究它们的光物理性质，测得配合物I r3具有较高的量子效率且其发光寿命对氧气含量变化更为灵敏。配合物Ir3和Ir4主要分布在细胞质中，且均能实现双光子成像。通过配合物Ir3与常用商业细胞质染料的一系列性质比较，得出配合物Ir3对细胞质染色的专一性更强，维持时间更长，且通过时间分辨技术可以去除细胞背景荧光及共染材料强荧光发射的干扰，得到高信噪比的图像。通过发光寿命成像技术，实现了配合物Ir3对细胞质内氧气含量变化的检测，为肿瘤等以乏氧为信号的疾病的早期检测提供了新的方案。

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第一章 绪论

1.1 显微成像技术简介

1.2 用于显微成像的磷光分子探针的研究进展

1.3课题的提出及主要研究内容

第二章 用于细胞核染色的磷光铱配合物的设计、合成及其生物成像应用

2.1 设计思路

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 用于细胞质染色的磷光铱配合物的设计、合成及其生物成像应用

3.1 设计思路

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 论文的主要结论

4.2 展望

参考文献

附录1 本文设计合成的铱配合物的核磁和质谱数据

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢