基于新型近红外荧光染料的小分子荧光探针的设计、合成及性能研究

摘要

荧光探针和荧光成像技术一直被认为是检测环境中阴、阳离子和探索生物结构与功能的重要工具。基于荧光探针的荧光分析检测技术具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、操作方便等优势。因此，该技术受到科研工作者的广泛关注。经过科学家们不懈的努力，近20年来已经研发出了很多具有识别特性的荧光探针。在对荧光探针的研究领域中，近红外荧光探针以其优越的光穿透力，光毒性低等特性而倍受科研工作者青睐。 本论文以构建新型近红外荧光染料为切入点，设计合成了具有近红外荧光发射性能的新型吩噁嗪类荧光染料，并对其结构进行修饰发展成为具有选择性识别功能的近红外荧光探针。主要内容如下： (1)巧妙的运用分子内亲核取代反应，合成了具有吩噁嗪结构和氧杂蒽结构的近红外荧光染料。该染料合成简单、分子量小、量子产率高、细胞毒性小、光稳定性好，能够透过细胞膜进行生物成像。相比于具有同样氧杂蒽结构的罗丹明类染料，荧光发射波长红移了80-100 nm。该类染料在pH=4-8范围内，随着pH值的增大，荧光强度逐渐减小，且肉眼可见颜色的变化，具有设计开发为pH探针的潜力。经过研究发现，该类染料中取代基团不同，对于pH的敏感范围略有不同。因此，该类染料经过结构修饰后，有望被作为荧光探针试剂盒，应用于定位某些酸性细胞器。 (2)在上述研究的基础上，根据分子结构本身具有一个类罗丹明螺环的特性。我们对其螺环进行了修饰，通过与2-吡啶肼反应，合成了荧光探针C。经过研究发现，该探针能够对铜离子进行选择性识别且不受其他离子的干扰，还能够在细胞中对铜离子进行识别。检测限达到0.05μmol/L。该探针对铜离子的识别是单波长荧光开启型。 (3)基于对上述新型荧光染料的研究，以及其修饰后作为铜离子探针的研究。我们进一步扩大了该染料的共轭体系，运用具有更大共轭结构的染料D与炔丙胺进行反应，合成了结构中带有一个螺环内酰胺结构，另一个螺环开启的荧光探针E。该探针能够在溶液体系和细胞内对金离子进行识别。该探针识别的过程中，荧光信号呈比率变化，是一个比率型荧光探针。 综上所述，本论文从构建新型近红外荧光染料的结构出发，合成了一系列具有吩噁嗪和氧杂蒽结构的荧光染料，并对其结构进行了修饰，发展为能够对金属离子进行选择性识别的近红外荧光探针。

目录

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第一章 绪论

1.1概述

1.2近红外荧光探针简介

1.3本论文的设计思路及研究内容

第二章 新型吩噁嗪类荧光染料的设计与合成

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 基于新型吩噁嗪类染料的铜离子探针的设计和合成

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 拓展吩噁嗪类染料的新型金离子荧光探针的设计与合成

4.1设计思路

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢