本文關(guān)鍵詞：可逆比率熒光分子探針的設(shè)計(jì)合成及其在生物傳感中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 比率熒光分子探針 復(fù)合熒光分子探針 亞硫酸氫根 花菁染料 納米碳點(diǎn) 苯并噻唑

【摘要】：基于熒光分子探針的分析方法在生物醫(yī)學(xué)、細(xì)胞成像、環(huán)境檢測(cè)和食品質(zhì)量與安全控制等領(lǐng)域起著重要的作用,因此,設(shè)計(jì)合成新型的具有特異性質(zhì)的熒光分子探針一直是分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的重要研究方向�，F(xiàn)今在環(huán)境和細(xì)胞中用于檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)如金屬離子、陽(yáng)離子、陰離子或生物小分子等的熒光探針相當(dāng)多,但是針對(duì)環(huán)境中有害氣體二氧化硫及其衍生物的檢測(cè)則相對(duì)少,并且其中大多數(shù)探針還不適合用于生物體內(nèi)的檢測(cè)。有研究表明,亞硫酸氫根能夠與花菁基團(tuán)中的碳碳不飽和雙鍵發(fā)生親核加成反應(yīng),使熒光猝滅�；诖朔磻�(yīng)特點(diǎn),將花菁染料分別與納米碳點(diǎn)材料和苯并噻唑熒光基團(tuán)共軛連接,設(shè)計(jì)合成了基于花菁染料的復(fù)合比率熒光探針HBT-Cy和Cy-CDs,用于環(huán)境和食品中二氧化硫及其衍生物亞硫酸氫根的檢測(cè)和細(xì)胞成像研究。本論文一共分為三大部分,每部分研究?jī)?nèi)容概括如下：第一章：首先探討了熒光分子探針的進(jìn)展和背景,詳述了3種有機(jī)熒光分子的主要識(shí)別機(jī)理：FRET、PET和ICT；接著概述了二氧化硫及其衍生物的研究意義和其熒光檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,最后提出文章的選題和研究?jī)?nèi)容。第二章：設(shè)計(jì)合成了針對(duì)二氧化硫及亞硫酸氫根的可逆比率熒光探針,探索了其在生物體內(nèi)的成像應(yīng)用。首先制備了4-羥基苯-1,3-二醛,以其為母體,在兩個(gè)醛基上分別共軛連接2-氨基苯硫醇和帶磺酸根的甲基吲哚化合物1,合成了由苯并噻唑和花菁熒光基團(tuán)組成的比率型可逆熒光探針HBT-Cy。用390 nm激發(fā)時(shí),探針HBT-Cy具有兩個(gè)發(fā)射峰,分別在450 nm和590 nm處。Cy的碳碳不飽和雙鍵作為亞硫酸氫根的特定反應(yīng)位點(diǎn),兩者產(chǎn)生的親核加成反應(yīng)使探針在590 nm處的紅色熒光猝滅,在450 nm處的藍(lán)色熒光增大。同時(shí),隨著亞硫酸氫根濃度的增大,HBT-Cy溶液的可見(jiàn)光顏色由紅色逐漸褪到無(wú)色,在365nm紫外燈照射下的熒光顏色由西瓜紅逐漸變?yōu)樗{(lán)色。通過(guò)分析熒光強(qiáng)度F450/F590值的對(duì)數(shù)變化與HS03-濃度的關(guān)系,可實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)HSO3-。 HBT-Cy與HS03-反應(yīng)后的加成產(chǎn)物HBT-CyO,在過(guò)氧化物如H202或TBHP的氧化作用下,可以恢復(fù)到原來(lái)的探針模式HBT-Cy,且經(jīng)過(guò)多次的氧化還原,探針HBT-Cy仍具有良好的光譜性質(zhì)和反應(yīng)活性。MCF-7細(xì)胞試驗(yàn)表明,HBT-Cy可用于生物體內(nèi)的內(nèi)源性和外源性的二氧化硫及亞硫酸氫根的比率監(jiān)測(cè),而且HBT-Cy在細(xì)胞內(nèi)仍然可以發(fā)生可逆反應(yīng),在H202的氧化下可使碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)恢復(fù),探針紅色熒光增強(qiáng),藍(lán)色熒光變?nèi)酢?shí)驗(yàn)還將HBT-Cy應(yīng)用于二氧化硫氣體的選擇性可視化檢測(cè),回收率實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了該探針在實(shí)際樣品中檢測(cè)HS03-的可靠性。HBT-Cy制備成本低,反應(yīng)靈敏,檢測(cè)限達(dá)到0.34μM。第三章：我們制備了表面由氨基修飾的納米碳點(diǎn)和帶羧基的花菁基團(tuán),并研究了兩者之間的能量轉(zhuǎn)移關(guān)系。將帶羧基的花菁基團(tuán)與納米碳點(diǎn)通過(guò)縮合反應(yīng)連接,合成新型的復(fù)合熒光探針Cy-CDs。復(fù)合熒光探針Cy-CDs自身由于FRET過(guò)程,即花菁Cy的吸收峰與納米碳點(diǎn)CDs的的發(fā)射峰有部分重迭,使Cy-CDs的熒光強(qiáng)度很弱。亞硫酸氫根加入后,能夠與Cy的碳碳雙鍵發(fā)生特定的加成反應(yīng),破壞了探針的共軛結(jié)構(gòu),FRET過(guò)程中斷,CDs的熒光恢復(fù),探針Cy-CDs的熒光增強(qiáng)。因此,根據(jù)探針Cy-CDs在反應(yīng)前后于450 nm處的熒光比值(F/F0)變化與亞硫酸氫根濃度的線性關(guān)系,可以建立一種可靠的定量分析亞硫酸氫根濃度的方法。同時(shí),復(fù)合熒光探針Cy-CDs被成功應(yīng)用于空氣中和水溶液中二氧化硫氣體的可視化檢測(cè)以及水樣中的回收率測(cè)定。該探針由納米材料和有機(jī)材料組成,具有設(shè)計(jì)新穎、靈敏度高、制備簡(jiǎn)單、成本低、響應(yīng)快速、選擇專(zhuān)一等等優(yōu)點(diǎn),有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：比率熒光分子探針 復(fù)合熒光分子探針 亞硫酸氫根 花菁染料 納米碳點(diǎn) 苯并噻唑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O657.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-32
• 1.1 引言12-13
• 1.2 熒光探針技術(shù)概述13-18
• 1.2.1 熒光的定義13-15
• 1.2.2 熒光探針的識(shí)別機(jī)理15-18
• 1.2.2.1 熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)15-16
• 1.2.2.2 光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)16-18
• 1.3 二氧化硫及其衍生物的熒光檢測(cè)技術(shù)概述18-23
• 1.3.1 二氧化硫及其衍生物的研究意義18-20
• 1.3.2 二氧化硫及其衍生物的熒光檢測(cè)技術(shù)概述20-23
• 1.3.2.1 與醛基的加成反應(yīng)20-21
• 1.3.2.2 脫乙酰丙酸酯的反應(yīng)21-22
• 1.3.2.3 與碳碳雙鍵的親核加成反應(yīng)22-23
• 1.4 論文選題和研究?jī)?nèi)容23-25
• 參考文獻(xiàn)25-32
• 第2章 可逆比率熒光分子探針的設(shè)計(jì)及其對(duì)HSO_3~-的檢測(cè)和細(xì)胞成像32-64
• 2.1 引言32-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-39
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑34-35
• 2.2.2 儀器設(shè)備35
• 2.2.3 2,3,3-三甲基1-(3-磺酸丙基)-3H吲哚(化合物1)的合成35
• 2.2.4 5-氯甲基-2-羥基苯甲醛(SD-1)的合成35
• 2.2.5 4-羥基苯-1,3-二醛(SD-2)的合成35-36
• 2.2.6 HBT-CHO的合成36
• 2.2.7 HBT-Cy的合成36
• 2.2.8 Cy-OH的合成36
• 2.2.9 SO_2供體的合成36-37
• 2.2.10 ROS和干擾氣體的制備37
• 2.2.11 探針HBT-Cy用于檢測(cè)HSO_3的光譜分析37-38
• 2.2.12 探針的可逆實(shí)驗(yàn)38
• 2.2.13 量子產(chǎn)率的計(jì)算38
• 2.2.14 細(xì)胞毒性測(cè)定38-39
• 2.2.15 探針HBT-Cy的細(xì)胞成像39
• 2.3 結(jié)果與討論39-56
• 2.3.1 探針HBT-Cy的結(jié)構(gòu)表征和光譜性質(zhì)39-43
• 2.3.2 探針HBT-Cy對(duì)亞硫酸氫根的光譜檢測(cè)43-45
• 2.3.3 探針HBT-Cy對(duì)亞硫酸氫根的選擇性檢測(cè)45-46
• 2.3.4 探針HBT-Cy的熒光可逆檢測(cè)46-47
• 2.3.5 可逆反應(yīng)機(jī)理探究47-49
• 2.3.6 探針HBT-Cy的細(xì)胞成像和亞硫酸氫根檢測(cè)49-53
• 2.3.7 探針HBT-Cy用于二氧化硫氣體的選擇性檢測(cè)53-55
• 2.3.8 水樣中和食用糖中HSO_3的回收實(shí)驗(yàn)55-56
• 2.4 本章小結(jié)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-64
• 第3章 復(fù)合熒光分子探針的設(shè)計(jì)及其對(duì)HSO_3~-的檢測(cè)應(yīng)用64-82
• 3.1 引言64-65
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分65-67
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑65-66
• 3.2.2 儀器設(shè)備66
• 3.2.3 探針Cy的合成66
• 3.2.4 氨基修飾納米碳點(diǎn)CDs的合成66
• 3.2.5 探針Cy-CDs合成66-67
• 3.2.6 各種氣體的制備67
• 3.2.7 探針Cy-CDs用于亞硫酸氫鈉的檢測(cè)67
• 3.2.8 探針Cy-CDs的可視化檢測(cè)67
• 3.3 結(jié)果與討論67-75
• 3.3.1 探針Cy-CDs的結(jié)構(gòu)表征67-69
• 3.3.2 Cy和Cy-CDs對(duì)亞硫酸氫根的光譜響應(yīng)69-71
• 3.3.3 pH對(duì)探針Cy-CDs加入HSO_3前后的影響71
• 3.3.4 探針Cy-CDs用于HSO_3的檢測(cè)71-73
• 3.3.5 HSO_3的選擇性和干擾性檢測(cè)73-74
• 3.3.6 探針Cy-CDs對(duì)二氧化硫氣體的選擇性檢測(cè)74-75
• 3.3.7 探針對(duì)二氧化硫及亞硫酸氫根的檢測(cè)應(yīng)用75
• 3.4 本章小結(jié)75-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 ;One-step synthesis of fluorescent hydroxyls-coated carbon dots with hydrothermal reaction and its application to optical sensing of metal ions[J];Science China(Chemistry);2011年08期

2 孟紫強(qiáng);張海飛;;二氧化硫衍生物對(duì)大鼠離體主動(dòng)脈環(huán)收縮影響[J];中國(guó)公共衛(wèi)生;2005年12期

3 孟紫強(qiáng),張海飛;二氧化硫衍生物對(duì)大鼠離體主動(dòng)脈血管環(huán)的舒張作用[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2005年01期

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本文編號(hào)：549713