基于钌/铱配合物的多功能发光探针的合成及其应用

摘要

钌（Ⅱ）、铱（Ⅲ）配合物具有优良的光物理、光化学和电化学性质，此外其还具有良好的细胞穿透性和生物相容性等特点，因此钌（Ⅱ）、铱（Ⅲ）配合物可以被设计成为具有多信号响应功能的生物分子探针。本论文通过连接钌（Ⅱ）、铱（Ⅲ）配合物与特异性识别基团，合成了两种用于生物活性小分子检测的多功能发光探针，并将其用于生物体中相关分子的成像研究。
　　本研究合成了一种基于铱（Ⅲ）配合物的具有线粒体定位功能的HOCl荧光探针Ir-Fc。由于二茂铁与联吡啶铱（Ⅲ）配合物之间强烈的PET作用，Ir-Fc本身只有极弱的磷光信号和电化学发光信号。然而当Ir-Fc与HOCl发生作用时，HOCl对酰肼键发生特异性氧化作用，二茂铁基团从探针分子中离去，进一步水解生成目标产物 Ir-COOH，此时PET作用被阻断，磷光和电化学发光信号恢复。由于与HOCl作用后二茂铁基团的离去，也导致了二茂铁部分电化学信号消失，因此该探针在电化学检测HOCl方面也具备良好的效果。在生物应用方面，Ir-Fc呈现良好的线粒体定位能力并且可以用于对细胞和斑马鱼内源性的HOCl成像研究，展现了较低的生物毒性和良好的生物相容性。以上结果表明，Ir-Fc对HOCl的检测表现出很好的磷光、电化学发光和电化学信号响应功能，作为一个多信号的铱（Ⅲ）配合物生物分子探针拥有很大发展潜力。分别以钌（Ⅱ）和铱（Ⅲ）为中心离子，5,6-二胺-1,10-菲啰啉为识别基团，合成了两种用于丙酮醛（MGO）检测的多功能荧光分子探针[Ru(bpy)2(DA-phen)](PF6)2和[Ir(ppy)2(DA-phen)]PF6。基于PET机理，两个探针本身磷光和电化学发光很弱；而与 MGO反应后，磷光和电化学发光信号均明显增强。此外还考察了两个探针与 MGO反应前后的电化学信号变化，证明了其在电化学方面检测MGO具有潜在的应用价值。最后将探针用于细胞和斑马鱼的MGO成像研究，进一步证明了此两个探针具备低的生物毒性和生物成像的应用性能。尽管MGO在体内发挥着重要的作用，但针对MGO检测的生物探针却极其稀少，尤其是具备多功能、多信号检测MGO的探针未见报道，因此本工作可以对今后的工作提供了很好的借鉴作用。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 荧光分子探针的概述

1.1.1 荧光/磷光分子探针的模型及设计原理

1.1.2 荧光/磷光分子探针的分类

1.2 钌（II）、铱（III）配合物磷光探针综述

1.2.1 钌（II）、铱（III）配合物的发光机理

1.2.2 钌（II）配合物的概述

1.2.3 铱（III）配合物的概述

1.2.4 钌（II）、铱（III）配合物磷光探针的研究进展

1.3 钌（II）、铱（III）配合物电化学发光的概述

1.4 HOCl探针的研究进展

1.4.1 概述

1.4.2 HOCl探针的分类

1.5 MGO探针的研究进展

1.6 本论文的设计思想及主要内容

2 基于铱（III）配合物多信号检测次氯酸发光探针的合成及应用

2.1 实验部分

2.1.1 主要分析仪器

2.1.2 主要原料和试剂

2.1.3 铱（III）配合物次氯酸探针的合成

2.2 铱（III）配合物次氯酸探针的响应原理及性质

2.2.1 探针结构的设计原理及检测机理

2.2.2 紫外-可见吸收光谱

2.2.3 光谱性质

2.2.4 Ir-Fc对HOCl水溶液的磷光检测

2.2.5 Ir-Fc的电化学及电化学发光性质

2.2.6 Ir-Fc对活细胞及活体小动物的HOCl的成像应用

2.3 本章小结

3 基于钌（II）、铱（III）配合物多信号检测丙酮醛发光探针的合成及应用

3.1 实验部分

3.1.1 实验仪器

3.1.2 主要原料和试剂

3.1.3 钌（II）、铱（III）配合物丙酮醛磷光探针的合成

3.2 钌（III）、铱（III）配合物丙酮醛探针的响应原理及性质

3.2.1 探针结构的设计原理及检测机理

3.2.2 紫外-可见吸收及磷光光谱

3.2.3 钌（II）、铱（III） 配合物对MGO的磷光检测

3.2.4 钌（II）、铱（III）配合物的电化学及电化学发光性质

3.2.5 钌（II）、铱（III）配合物对活细胞及活体小动物的MGO的成像应用

3.3 本章小结

结论

参考文献

附录A 化合物谱图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢