新型有机荧光探针分子的设计合成及在生物医学中的应用

近年来,荧光化学传感器以其高选择性、高灵敏度、实时原位监测、简便快捷等优点,受到人们的普遍欢迎.开发一些具有高灵敏度、高选择性、实时原位检测性能的荧光化学传感器,特别是开发一些具有实际应用价值的荧光化学传感器,一直都是人们追求的目标.论文根据分子识别和光化学传感的基本原理,结合生物医学检测的需要,设计了几种能够在水相中识别生物医学上重要生物活性分子的荧光探针分子.主要工作和结果概述如下.     

共轭聚合物离子荧光化学传感器

荧光传感器能够将分子识别的信息转换成荧光信号,荧光法在灵敏度、选择性和实时原位检测等方面优势突出,最近已引起了人们很大的兴趣。本文主要介绍以共轭聚合物为基础的离子荧光化学传感器的近期研究进展,重点综述了共轭聚合物的荧光化学传感器在阳离子识别检测中的分子设计、合成、作用机理和应用,并展望了该领域的发展方向。     

分子印迹荧光传感构建及应用

构建一个高灵敏、高选择性检测痕量分析物的传感器广受科研工作者关注。分子印迹技术由于具有高选择性识别、高容量吸附、快速结合、热稳定性以及低成本等优点,已广泛应用于传感构建领域。以分子印迹聚合物为识别单元,结合荧光传感技术所构建的分子印迹荧光传感器在环境污染物痕量检测方面成为研究重点。本文主要介绍分子印迹聚合物的制备方法,总结分子印迹荧光传感器的构建机理和分子印迹荧光传感器在金属离子、有机小分子以及生物大分子检测方面的应用。重点探讨分子印迹传感器在不同数量的荧光团下检测一种或多种目标分析物的方法,包括单一荧光团检测单一目标物、比率荧光检测单一目标物以及分子印迹荧光传感的多元检测。基于以上分析和总结,提出分子印迹荧光传感器的当前挑战和发展前景。     

基于香豆素衍生物在水溶液中检测CN~-的高灵敏性双通道化学传感器及其在食品样品中的应用（英文）

设计并合成了一种基于3,4,5-三羟基苯甲酰肼和4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素的简单传感器FQ,该传感器在水性介质中对氰化物具有"开启"的荧光响应.传感器FQ的羟基和酚羟基是识别基团,香豆素起信号报告的作用.传感器FQ上的吸电子基团(羟基)阻止了与香豆素基团之间的分子内电荷转移.当添加氰根时,可通过两步去质子化作用去掉酰肼上的质子和羟基上的质子,从而苯基和香豆素基团之间的分子内电荷转移(ICT)可以正常进行.通过1~HNMR滴定和量化计算(DFT)证实了逐步去质子化的机理.此外,传感器FQ对氰根的荧光响应的检测极限相对较低(9.92×10~(-8)mol·L~(-1)).值得注意的是,传感器FQ已成功用于检测食品样品中的氰化物阴离子,而且制备了基于FQ的检测试纸,该试纸可以方便快捷地检测水中的氰根.     

新型量子点基分子印迹荧光传感器在快速检测中的应用

作为一种新型荧光纳米材料,量子点具有十分优异的光学特性,是分析化学、生物科学、医学等领域研究的热点标记材料。分子印迹聚合物是能够进行特异性识别和选择性吸附的“仿生”材料,它易于制备且具有较好的重现性和稳定性,因而分子印迹技术已成为具有广阔应用前景的识别技术。量子点基分子印迹荧光传感器结合了量子点和分子印迹技术的优势,由于其高选择性和高灵敏度,在环境监测、食品检测、生物分析等领域得到快速发展。但该传感器在应用中也还存在亲水性不足、识别单一、便携性不足等问题。该文引用了近5年来发表在American Chemical Society、Elsevier等数据库约20篇相关文献,对量子点基分子印迹荧光传感器的构建及该传感器在快速检测分析痕量物质中的应用进展进行了综述。首先根据荧光光谱图中发射峰个数的不同分别介绍了3种量子点基分子印迹荧光传感器的类型及相关识别机理,其次根据待测物的不同归纳介绍了近五年来该传感器在离子、有机小分子、生物大分子等检测分析中的最新研究进展,最后对当前该传感器在制备及应用中仍存在的问题进行了总结并对其发展趋势进行了展望。     

铜离子介导的草甘膦荧光传感器的构建及应用

以7-二乙氨基香豆素为荧光基团，设计并合成了一种香豆素酰腙类荧光探针CPS。研究结果表明，在甲醇溶液中，探针CPS对Cu²⁺呈特异性的荧光猝灭响应，且与Cu²⁺形成分子比为2∶1的络合物CPS-Cu²⁺。此络合物作为荧光传感器实现了草甘膦的特异性识别，具有较高的灵敏度，检出限可低至64.8 nmol/L (10.95 ng/mL)。通过Job′s plot曲线、摩尔比法及质谱等手段，推测了荧光传感器检测草甘膦的作用机制。实际水样的加标回收实验证明了此荧光传感器检测草甘膦具有良好的实用性。     

水相氟离子“turn-on”型荧光传感器

设计合成了香豆素衍生物7-(二叔丁基(对硝基苯醚)硅醚)-4-甲基-香豆素(DTBPC),研究了DTBPC在水中对氟离子的响应.在表面活性剂十六烷基溴化铵的存在下,氟离子断裂DTBPC分子中的Si—O键释放出香豆素阴离子,从而"turn-on"体系的荧光,响应时间为3min,检测限为60ppb,表明DTBPC可以在水相中高灵敏、快速、专一性地识别氟离子,有望应用于氟离子荧光传感器.     

分子印迹荧光传感器研究进展

分子印迹技术是结合高分子化学、分析化学、材料科学等发展起来的一门边缘学科,是模拟受体-抗体相互作用的一种新技术。分子印迹荧光传感器结合了分子印迹聚合物的预定识别性和高选择性以及荧光检测的高灵敏性,成为传感领域的研究热点。本文主要介绍了分子印迹荧光传感器的研究进展,重点概述了分子印迹荧光传感器的制备原理、检测方式及其在有机小分子和离子检测中的应用,并对其发展前景进行了展望。     

新型分子印迹荧光传感器的构建与应用

分子印迹聚合物因具有构效预定性、特异识别性和广泛实用性,将其作为传感器识别单元的研究已成为当前的研究热点.分子印迹荧光传感器结合了分子印迹的高选择性与荧光检测的高灵敏度,非常适合复杂样品中痕量目标物的分析测定,在分离检测等领域备受关注.根据荧光材料的不同,本文详细介绍了以量子点、有机荧光染料、化学发光反应物质以及其他材料为荧光信号单元的新型分子印迹荧光传感器的构建与应用,总结了不同荧光传感器的构建方法、检测机理,探讨了基于比率型荧光的分子印迹传感器的制备与发展,并对分子印迹荧光传感器的发展前景进行了展望.     

香豆素类荧光探针对硫化氢检测的研究进展

硫化氢(H2S)是目前人们发现的第三类生物内源性“气体信使分子”。其及时检测对人类的健康有着非常大的意义。随着荧光探针技术的发展,有机小分子荧光探针受到广大学者的关注。其中,香豆素因其结构简单,荧光量子产率高以及易于功能化而备受青睐。本文根据探针的识别机理综述近三年来报道的香豆素类H2S荧光探针代表性研究成果,并对其进行了展望,为后续设计开发更具实用价值的H2S荧光探针提供一点有益的参考。     

识别中性分子客体荧光传感和开关的研究进展

分子识别是超分子化学的核心概念,而荧光开关PET(photo-induced electron transfer)体系又是分子识别中的重要组成部分,是超分子化学和光物理学科相结合的成就.本文总结了近年来对中性客体分子的荧光传感和开关的研究进展.     

萘酰亚胺类荧光分子探针的研究进展

荧光分子探针作为一种有效的金属离子检测手段,不仅使用方便,而且具有高灵敏度,高选择性等突出的优点.作者综述了萘酰亚胺类荧光分子探针的最新研究进展;指出萘酰亚胺化合物具有独特的荧光化学性质(如荧光量子产率高、荧光发射波长适中、斯托克斯位移大、光稳定性好、结构易于修饰等),因此被广泛应用于荧光探针研究领域,并且在合成、离子识别、检测及细胞成像等方面不断取得新的应用.     

‘Pourbaix sensors’: fluorescent molecular logic gates for pE and pH

Abstract

From the cross-fertilisation of fluorescent pH indicators and fluorescent redox switches, our group has established a new class of molecular sensor that operates as two-input molecular logic gates. These molecular sensors, known as ‘Pourbaix sensors’, are named in honour of Marcel Pourbaix, who developed the pH–potential diagrams for the various states of metal ion species in aqueous solution. This review highlights the evolution of ‘Pourbaix sensors’ based on anthracene and naphthalimide fluorophores. Potential applications of this class of molecule in fields such as corrosion science, cell biology and biomedical diagnostics are highlighted.     

A new type of boronic acid fluorescent reporter compound for sugar recognition

Fluorescent boronic acids that change fluorescent properties upon carbohydrate binding are very useful for the preparation of fluorescent sensors for sugars. Herein we report 5-quinolineboronic acid (5-QBA) that shows significant fluorescent property changes through a unique pK_a-switching mechanism upon binding a diol in aqueous solution.     

具有重要生物学意义的重金属及过渡金属离子荧光分子探针*

过渡金属及重金属广泛地存在于自然界中,其中的一些元素（如铜、锌等）在生命过程中具有非常重要的功能,而另外一些元素（如铅、汞、镉等）则在很低浓度时就对生物体具有极强的毒性。本文简要介绍了金属离子荧光探针的设计原理,并综述了近5年来具有重要生物学意义的重金属及过渡金属离子Pb²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Zn²⁺荧光分子探针的设计合成、性能及其在活细胞中应用研究的最新进展。     

基于杯芳烃的阳离子荧光分子传感器的研究进展

按照荧光团的种类, 综述了基于杯芳烃的荧光分子传感器对阳离子选择性荧光传感性能的研究进展.     

Building fluorescent sensors by template polymerization: the preparation of a fluorescent sensor for D-fructose

[formula: see text] The application of molecular imprinting in making fluorescent sensors has been hampered by the lack of suitable fluorescent tags, which would respond to the binding event with significant fluorescence intensity changes. We have designed and synthesized a fluorescent monomer which allows for the preparation of fluorescent sensors of cis diols using molecular imprinting methods. This monomer was used for the preparation of sensitive fluorescent sensors for D-fructose.     

薄膜基荧光气体传感器

薄膜基荧光传感因灵敏度高、可采集信号丰富、实时检测性好和易于器件化等优点备受人们关注,特别是随着微纳米加工、集成制造和物联网技术的发展应用,薄膜基荧光传感器研究已经成为传感器研究的一个重要领域,呈现出广阔的发展前景。 结合课题组工作,本文简要讨论了基于小分子化合物的薄膜基荧光气体传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测,重大疾病早期诊断等领域的应用探索。 在此基础上,指出了薄膜基荧光传感器发展面临的问题,评述了薄膜基荧光传感器研究和应用的前景。     

荧光聚合物研究进展*

本文总结了近年来荧光聚合物的研究进展,主要介绍了荧光聚合物的分类：按其溶解性能可分为非水溶性、水溶性和两亲荧光聚合物三大类;荧光聚合物的合成：荧光化合物为引发剂、荧光化合物为链转移剂、荧光功能单体聚合、荧光化合物与聚合物的化学键合、非荧光功能单体聚合等五种制备荧光聚合物的设计合成方法;荧光聚合物的应用：荧光聚合物在荧光化学传感器、荧光分子温度计、荧光造影、药物载体、荧光探针等方面的应用研究。