基于苯乙烯吡啶衍生物pH荧光探针的研究与应用

本文以苯乙烯基吡啶衍生物为荧光团,酚羟基为脱质子基团,设计并合成了一种具有双重功能的可视化pH值荧光探针。探针表现出强烈的pH依赖性,且伴有溶液颜色的显著变化。此外,探针还显示出良好的光稳定性和抗金属离子干扰能力。pH滴定实验表明该探针的荧光强度在pH 6.00至8.85之间随pH值增大而降低,且线性关系良好。探针的pKa值为7.21,对于细胞内pH值的研究是有价值的。该探针可广泛用于检测和定量测定生物系统中轻微的pH变化。     

应用于生物发酵在线监测的聚合物pH传感膜

微型生物反应器的成功操作依赖于对培养液pH值的监测和控制,聚合物pH荧光探针可以制成传感膜安装在微型反应器上,具有高通量筛选、非入侵性、容易集成等特征。甲基丙烯酸羟乙酯和N-(2-甲基丙烯酰乙酯基)-4-(N-甲基哌嗪基)-1,8-萘酰亚胺(NI)共聚形成的聚合物,具有良好亲水性、成膜性和生物相容性,并在pH=6~8之间具有良好的响应性能和稳定性。为了进一步提高膜的响应速率,将含有金刚烷的单体引入聚合物中,结果显示随着侧链金刚烷基团的含量增加,共聚物膜的pH响应时间变长;而将强亲水性的聚乙二醇引入共聚合物中,发现共聚物膜的pH响应速率得到了提高。将此pH传感膜应用于酵母发酵液中进行测试,具有良好的pH值在线监测性能。     

树枝状大分子聚酰胺-胺的荧光特性

聚酰胺-胺( PAMAM) 树形大分子是近年来得到迅速发展的一类新型聚合物,其独特结构、功能化和应用价值引起了化学家们的极大研究兴趣.并在多个领域显示出良好的应用前景.近来又发现(PAMAM)在适当的pH值条件下发射较强的荧光,本文主要介绍了PAMAM对荧光物质的增强作用,PAMAM作为模板制备纳米粒子中的荧光效应,以及PAMAM自身荧光的发现及对其荧光机理的研究,并对PAMAM的荧光应用进行了展望.PAMAM 树型大分子由于具有良好的生物相容性、优异的能量转移机制等,有可能成为新型的生物荧光标记物.     

一种基于萘酰亚胺的检测细胞内pH值的荧光探针及其生物成像应用

细胞内溶酶体的pH值对细胞自噬、吞噬、酶加工等各项生命活动有着重要影响. 细胞核是真核细胞中最大的细胞器, 控制着生物体内的遗传和代谢过程, 参与代谢过程的酶对pH值的变化很敏感. 因此, 研究细胞体内的pH值变化至关重要. 我们设计并以简单的两步反应合成了一种新型荧光探针 NpH-1. 该探针以萘酰亚胺作为荧光团, 以吗啉基团作为对pH值响应的位点, 通过光诱导电子转移(PET)机制调控荧光, 能够对pH值变化响应. 我们在缓冲范围为1.81到11.92的Britton-Robison缓冲液中测定了 NpH-1对pH值变化响应的光谱性质. 在pH值3.0道10.0的范围内, NpH-1能够对pH值的变化产生快速可逆的响应, 其p Ka值为5.41. 探针具有很高的光稳定性. NpH-1具有很低的细胞毒性, 能够用于活细胞成像. 我们用氯喹刺激HeLa细胞, 使细胞的pH值发生变化, 并用探针 NpH-1监测了这一过程中的pH值变化. 另外, 还对 NpH-1进行了溶酶体、线粒体、高尔基体、内质网和细胞核的共定位实验, 结果表明, 探针主要分布在溶酶体和细胞核中, 这意味着 NpH-1可以用于检测复杂细胞环境中的pH值变化.     

基于荧光共轭聚合物的金属离子检测

以聚乙炔、聚芴、聚噻吩、聚苯撑为代表的荧光共轭聚合物,由于具有独特的光学性能、自组装性能和结构与性能的可调控性,可作为优异的光学传感材料。利用其具有较高摩尔消光系数和荧光量子产率的特点,可设计具有较高灵敏度和选择性的传感器,这已成为生物传感领域的研究热点。以荧光共轭聚合物为基础的金属离子检测,最初是以非水溶性的共轭聚合物为主,通过金属离子与聚合物链上特定基团(如吡啶、冠醚)的结合引起的聚合物荧光性质的变化可实现对某些离子的检测。在共轭聚合物主链上引入亲水性侧链,可大大增强共轭聚合物的水溶性,为金属离子的生物传感检测提供了新的思路,例如可引入能与金属离子结合的生物分子(如DNA、糖基等)来设计传感策略,进一步提高检测的特异性和灵敏度。本文综述了近年来以非水溶性和水溶性荧光共轭聚合物为传感材料,对具有重要生物学意义的重金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺)、过渡金属离子(Cu²⁺、Eu³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ag⁺)和碱金属离子(K⁺、Na⁺、Li⁺)进行高灵敏度检测方面的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

水溶性罗丹明基Fe~(3+)荧光探针及其在细胞成像中的应用

通过引入亲水性羧基,设计合成了一种水溶性罗丹明基荧光探针T1,其结构通过氢谱、碳谱、高分辨质谱等方法进行了表征.探针T1通过显著的荧光增强来识别Fe~(3+),并且有良好的选择性和抗干扰能力.该探针水溶性良好,可以在DMF/Tris-HCl(V∶V=1∶9,pH=7.4)的体系中使用.细胞成像实验显示该探针具有良好的细胞膜渗透能力,有可能用于生物细胞内Fe~(3+)的检测.     

共轭聚合物荧光纳米粒子研究进展

近年来,共轭聚合物荧光纳米粒子因其优异的光学性能,在化学、医学和环境科学等研究领域显示了极其广阔的应用前景.相比于传统无机半导体荧光纳米材料,共轭聚合物荧光纳米粒子具有结构多样性、功能可设计性、生物相容性好等显著优势.本文从共轭聚合物荧光粒子的制备方法、光学性能、表面功能化修饰出发,重点讨论了近年来共轭聚合物纳米粒子作为荧光探针在细胞成像及生物化学检测方面的研究进展,阐述了当前研究的主要发展方向和仍需解决的问题.     

双功能石墨烯量子点的制备及在pH荧光检测和细胞成像中的应用

为改善石墨烯量子点的光学性质,设计并合成了五乙烯六胺和十二胺功能化石墨烯量子点(PEHAGQD-DA)。将柠檬酸和五乙烯六胺混合,170℃热解0.5 h后加入十二胺,继续反应1.5 h得到PEHA-GQDDA。PEHA-GQD-DA由尺寸仅为1~3 nm的石墨烯片组成,片边缘含有丰富的功能基团。五乙烯六胺的引入显著提高了量子点的荧光发射,荧光量子产率达到72.7%,明显高于单独柠檬酸热解所制备的石墨烯量子点。引入十二胺,使PEHA-GQD-DA容易通过细胞膜磷脂双分子层进入到细胞内部。PEHA-GQD-DA对环境pH值表现出极佳的光学响应行为。在pH 1.0~6.5时,荧光强度随pH值增加而线性增强。随pH值的变化,荧光光谱也发生改变,最大发射波长与pH值之间存在良好的线性关系。在pH 6.5~12.0时,荧光光谱不再随pH值变化而变化,但荧光强度随pH值增大而线性减少。常见无机离子和小分子化合物不影响PEHA-GQDDA对pH值的荧光响应。PEHA-GQD-DA已成功应用于环境水样pH值的荧光检测和Hela细胞成像。     

蛋清生物模拟矿化合成荧光银纳簇和氰化物荧光探针

发展了一种合成荧光银纳簇的新方法。采用易得的生物蛋白材料蛋清,无需其他还原剂,调节pH值后,通过最简便的一锅孵化法制备了荧光银纳簇。这种合成方法类似于自然界的生物矿化现象：生物分子捕获无机离子,在功能性分子作用下进行矿化过程。高分辨透射电镜分析表明纳簇的粒径小于2 nm。该合成方法环保经济。紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱分析表明这种银纳簇能快速响应氰离子,导致吸光度减弱,并伴随荧光猝灭。基于此原理建立了一种检测氰离子的荧光传感新方法,此分析方法显示良好的线性范围和选择性,较高的灵敏度。检测限为1.2 μmol·L^-1,低于世界卫生组织推荐的饮用水标准(氰化物浓度不高于2.7 μmol·L^-1)。     

亲水性二芳基乙烯荧光分子开关的研究进展

二芳基乙烯荧光分子开关因具有优良的抗疲劳性和双稳态特征而被广泛地研究与应用,亲水化成为其作为荧光开关探针走向应用的关键点之一。本文综述了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关当前的研究进展,归纳了实现亲水性的几种重要途径和结构,分析了各种亲水化方法的优缺点,并着重介绍了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关作为荧光开关探针在化学传感、生物传感、生物成像以及超分辨成像等领域的应用现状,并指出当前应用研究中存在的一些问题,同时也对其未来的应用前景进行了展望。     

铝试剂荧光光谱法测定核酸

对铝试剂在不同pH值下的荧光光谱特征进行了研究,发现pH4．04的Britton-Robinson缓冲介质中,DNA使铝试剂的荧光光谱发生紫移,且荧光强度与DNA的量呈线性关系。确定了最佳反应条件,DNA、ctDNA、yRNA、fsDNA的工作曲线分别为△F=18、4ρ 4．9、△F=11．7ρ 5．6、△F=9．5ρ 22．8、△F=7．9ρ 23．5(μg／mL),其线性范围宽,灵敏度较高,并可用于实际样品的测定。     

爆炸物检测用荧光聚合物材料

作为荧光传感材料,荧光聚合物不仅具有传感单元多、荧光亮度高、光稳定性好等特点,而且方便制备荧光传感薄膜,易于实现器件化,在爆炸物荧光检测中得到了广泛的研究与应用。近年来,随着荧光聚合物从传统的线型结构向支化和多孔网络结构的拓展,以及各种功能单元的引入,大量的新型荧光聚合物有效地提升了爆炸物检测的灵敏度、选择性和响应速度等性能。本综述从线型聚合物、支化聚合物、多孔聚合物三类体系出发,总结和评述了用于爆炸物荧光检测的线型共轭与非共轭聚合物、树枝状分子与超支化聚合物、无定形与结晶型多孔聚合物等典型体系的分子结构设计策略、功能特点以及传感性能,并展望了荧光聚合物未来在爆炸物检测应用中所面临的机遇和挑战。     

电致变色/电控荧光双功能聚合物的合成及性能

将电活性双胺单体4,4'-二氨基二苯醚与1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐共聚, 得到电活性聚酰胺酸聚合物. 再通过后功能化方法, 采用酰胺化反应将2-氨基芴引入到聚合物结构中, 合成了荧光聚合物. 通过核磁、 红外和凝胶渗透色谱证实了聚合物的结构. 该聚合物在0~0.8 V的电压下展示出可逆的电化学活性. 在利用电压改变苯胺齐聚物链段的氧化状态的过程中, 聚合物薄膜发生了明显的颜色变化, 展现出良好的电致变色性质. 荧光性质随着施加电压的改变而变化, 展现出优异的电控荧光特性.     

氟硼荧类亲水性生物荧光探针的研究进展

氟硼荧(BODIPY)类亲水性生物荧光探针近年来在结构优化和功能修饰方面取得了长足进步,因其水溶性修饰方法的不断优化,在活体生物荧光成像领域的应用研究日趋活跃,逐步成为新一代高性能生物成像材料.以水溶性修饰方法为主线,按照离子型、中性、两亲性BODIPY亲水性生物荧光探针分类,系统综述了近年来,重点是2006年以来BODIPY类亲水性荧光染料在生物体内各类必需及致病化学成分检测、癌细胞早期发现和干预、药物递送示踪、特定细胞器标记、胞内各类生物化学反应和性质变化实时监测、光动力治疗等多项生物学和医学领域的应用及研究进展,归纳了各类水溶性修饰方法的优劣及现阶段研究中存在的主要问题,并提出了未来发展方向.     

水溶性荧光共轭聚合物在检测出血热病毒中的应用

利用出血热病毒抗体-L133/抗原-EHF对水溶性荧光共轭聚合物聚(5-甲氧基-2-(3-磺酰化)丙氧基-1,4-对苯撑乙烯), (简写为MPS-PPV)荧光的增强/猝灭作用、抗原-EHF与抗体-L133之间的特异性相互作用及作用前后荧光强度的变化, 建立了一种基于水溶性荧光共轭聚合物荧光猝灭可逆的高灵敏、均相免疫测定新方法, 实现了出血热病毒抗 原-EHF的快速、灵敏检测, 检测抗原-EHF的线性范围是4.8×10^－9～5.0×10^－8 mol/L, 检出限为1.7×10^－9 mol/L. 实验表明, 生物分子对聚合物的荧光增强或猝灭不仅是静电作用, 而且还表现为聚合物形态构造的变化.     

一种亲水性温敏聚合物荧光探针的制备及用于农产品中铝离子的检测

设计合成了一种亲水性温敏聚合物荧光探针,用于检测农产品中的Al~(3+)。通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成此聚合物荧光探针(L64-BTPA-SHMA),用 ~1H NMR对其进行表征,并通过荧光光谱对聚合物探针的识别性能进行了研究。结果表明,此聚合物荧光探针检测Al~(3+)的荧光响应信号受温度影响显著,温度越高,荧光强度越低。聚合物荧光探针在25℃和pH 7.4的缓冲溶液中对Al~(3+)有良好的选择性识别作用,且基本不受其它金属离子的影响。建立了基于此聚合物探针对Al~(3+)的荧光检测方法,响应信号与Al~(3+)浓度在2.0~18.0 μmol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.9977,检出限为1.43 μmol/L。此聚合物荧光探针可应用于检测农产品中Al~(3+)残留,具有良好的实际应用价值。     

硫化镉纳米粒子的合成及荧光猝灭法测定Cu 2+的初步研究

以淀粉为包裹剂,硫脲为硫源,通过简单且“绿色”的途径,在水溶液中成功地合成了淀粉包裹的CdS纳米粒子。研究了纳米粒子的大小,不同的硫源、pH值、反应时间等条件因素对其吸收光谱和荧光光谱特性的影响,并以该纳米粒子作为荧光探针,初步探讨了痕量铜离子对其的荧光猝灭作用。结果表明:在最佳实验条件下,在2.0~50μg/L测定区间内铜离子呈现良好的线性(r=0.9986),证明该方法灵敏度高且简便易行,有望进一步开发其在生物样品微量元素分析中的应用。     

P(NIPAM-co-RhBHA)-NP的双重荧光响应行为与影响机制

以萘二甲酰亚胺与罗丹明B酰肼基硫脲两种有机荧光染料的光谱重叠特性, 及罗丹明B酰肼基硫脲在pH诱导下的可逆“开-闭”环反应为基础, 分别将其作为荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET)体系的供、受体, 并与聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的温敏特性相结合, 通过一系列化学反应, 合成了一种具有双重荧光刺激-响应特性的大分子P(NIPAM-co-RhBHA)-NP. 采用¹H NMR、FTIR、UV-vis和GPC对其结构进行了表征. 采用荧光光谱(PL)研究了缓冲溶液中该聚合物对环境温度和pH值的双重荧光响应行为, 并对其影响机制进行了探讨. 结果表明, 酸性条件下大分子中RhBHA和NP-NH₂之间会发生荧光共振能量传递; pH值和环境温度变化对大分子P(NIPAM-co-RhBHA)-NP的荧光发射具有显著影响.     

温度/pH双重荧光响应型水溶性聚合物的合成及在细胞成像中的应用

本文设计并合成了一种基于荧光素和聚乙二醇(PEG)的新型水溶性双重敏感型荧光聚合物材料,以改善荧光素有机小分子在应用中水溶性和生物相容性差、易脱落等缺陷。首先以荧光素为光学基团与环氧氯丙烷反应,合成含有活性环氧环基团的3-环氧丙氧基荧光素(EFlu),然后通过开环反应将EFlu键合到聚乙二醇(PEG)链端,制备得到具有良好水溶性的荧光聚合物(PEG-EFlu)。通过核磁共振、红外光谱和凝胶渗透色谱对EFlu和PEG-EFlu的结构进行表征,通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱测得其吸收-发射光谱和温度/pH双重荧光响应特性。测试结果表明PEG-EFlu水溶液在520 nm附近发射较强荧光,荧光量子产率为0.26,且荧光强度随环境温度的升高而下降。同时,PEG-EFlu水溶液的吸收和荧光强度均随环境pH的升高而增强,吸收波长发生明显红移,可表现出对温度和pH双重敏感响应特性。此外,通过细胞毒性以及细胞成像实验研究了PEG-EFlu的生物应用效果。细胞毒性实验结果显示:经PEG-EFlu染色后的细胞存活率均保持在95%以上,证明该荧光聚合物的低细胞毒性。清晰的荧光成像效果表明PEG-EFlu是一种潜在的生物成像剂,因此有望作为一种敏感响应型生物功能高分子材料应用于细胞示踪和检测等领域。     

碳量子点分子印迹荧光传感器检测多巴胺

以多巴胺作为模板分子,碳量子点作为荧光响应信号,通过自由基聚合制备对多巴胺具有特异性识别位点的荧光分子印迹聚合物。所制得的印迹聚合物对多巴胺最大吸附量为非印迹聚合物吸附量的2. 61倍。对检测过程中体系pH,振荡时间及水浴孵化时间对分子印迹荧光传感器荧光响应的影响进行探究。所建立的荧光传感器对多巴胺的选择性明显高于对其结构类似物、糖类、氨基酸及常见的离子,方法的线性范围在0. 02～0. 3 mg/L之间,相对标准偏差为0. 090%～1. 8%,检出限为0. 01 mg/L,实际样品的回收率为76. 7%～118. 4%,表明制备的多巴胺分子印迹荧光传感器可以用于复杂样品中多巴胺的定量分析。