铜离子和汞离子荧光探针的制备及性能研究

摘要

工业化进程的不断加快使得大量的重金属离子被排放到环境中造成了严重污染，这些离子如汞离子等被人体吸收后会导致多种疾病的产生。一些痕量金属元素如铜离子在生理功能的调控中发挥着非常重要的作用。因此，重金属离子的检测在环境，医药和生命安全等领域中具有重要意义。 本论文基于荧光探针的优势通过席夫碱反应分别设计合成了荧光淬灭型Cu2+离子荧光探针（CHT）和比率型Hg2+离子探针（PMH），通过结构表征及一系列分析测试研究了两例探针的性能。内容总结为以下两部分： 1.以香豆素衍生物和2-苯并噻唑啉酮腙合成了一例用于识别Cu2+离子的荧光探针CHT。光谱研究表明该探针对Cu2+离子发生特异性的荧光淬灭响应，该过程是由于探针的杂原子与Cu2+形成1:1的配合物导致的。探针的灵敏度高，加入5当量Cu2+离子后荧光强度降到最低。探针对铜离子的响应能够在4min内达到平衡且具有良好的稳定性。探针选择性优良，对细胞的毒性较小，可在细胞中实现Cu2+离子的荧光成像。最后在检测实际水样中的Cu2+离子的准确度较高，有利于实际应用。 2.以菲并咪唑衍生物和3-甲基-2-苯并噻唑啉酮肼构筑了识别Hg2+离子的比率型荧光探针PMH。光谱研究表明加入Hg2+离子后探针产生双发射波长变化，在445nm的荧光明显减弱，同时在520处的荧光明显增强，探针对Hg2+离子的识别具有极快的响应速度且具有良好的稳定性。探针对Hg2+离子的识别具有特异性，不受其他离子干扰。PMH可在细胞中实现对Hg2+离子的双通道荧光成像，同时探针检测斑马鱼体内的Hg2+离子取得成功，具有活体检测的应用潜力。

目录

引言

1. 文献综述

1.1 荧光探针结构及机理

1.1.1光诱导电子转移(PET)

1.1.2分子内电荷转移（ICT）

1.1.3荧光共振能量转移（FRET）

1.1.4 激基缔合物（Excimer）

1.1.5聚集诱导发射（AIE）或聚集诱导淬灭（ACQ）

1.1.6 激发态分子内质子转移（ESIPT）

1.2 荧光探针的种类

1.2.1 Turn-off型荧光探针

1.2.2 Turn-on型荧光探针

1.2.3比率型荧光探针

1.3 Cu2+离子的检测及相应荧光探针的研究现状

1.4 Hg2+离子的检测及相应荧光探针的研究现状

1.5 本论文设计思想与内容

2 基于香豆素的铜离子荧光探针

2.1 引言

2.2 探针CHT的合成路线

2.3 实验部分

2.3.1 实验仪器及试剂

2.3.2探针CHT的合成步骤

2.3.3 探针CHT的测试方法

2.4 结果与讨论

2.4.1 紫外-可见吸收光谱滴定

2.4.2荧光光谱滴定

2.4.3 识别机理探究

2.4.4 选择性和竞争测试

2.4.5 光稳定性和响应时间

2.4.6 细胞毒性测试

2.4.7 水样检测

2.4.8细胞成像测试

2.5 本章小结

3 基于菲并咪唑的汞离子比率型荧光探针

3.1 引言

3.2 探针PMH的合成路线

3.3 实验部分

3.3.1 实验仪器及试剂

3.3.2探针PMH的合成步骤

3.3.3探针PMH的测试方法

3.4 结果与讨论

3.4.1 荧光光谱滴定

3.4.2选择性和竞争测试

3.4.3 光稳定性和响应时间

3.4.4 细胞成像测试

3.4.5 活体成像测试

3.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢