双氰基二苯代乙烯型双光子荧光环境敏感探针

构建了一个衍生于双氰基二苯代乙烯的具有推-拉电子结构的环境敏感探针(SP), 该探针可作为将溶剂生色与分子转子特性结合起来的一个典型范例. SP探针的最大发射波长随溶剂极性的增加而显著增大, 归根于激发态分子转化为一个或多个扭转分子内电荷迁移(TICT)态, 极性溶剂更有利于电荷分离态分子的稳定. 在TICT态, 分子的荧光量子产率强烈地依赖于溶剂的极性、 黏度与温度. SP探针显示了很宽的溶剂生色范围, 在环己烷和二甲亚砜中的最大发射波长(λ_em)分别为445和641 nm, 相差196 nm, 能用于溶剂极性、 溶剂种类、 黏度与温度的检测识别. SP探针在环己烷和N,N-二甲基甲酰胺中的双光子吸收截面分别为5560和130 GM, 远高于同类双光子荧光探针; 其超大的斯托克斯位移(232 nm)可显著降低吸收谱对荧光的干扰, 显示出优良的检测成像性能, 可用于细胞黏度实时动态显微成像.     

双氰基二苯代乙烯型双光子荧光汞离子探针

分别以双氰基二苯代乙烯(DCS)和双[2-(2-羟乙基硫基)乙基]氨(HSA)为双光子荧光团和汞离子受体,合成了双光子荧光汞离子探针(DHg),并对其结构进行了分析.实验结果表明,DHg在甲苯、乙腈和水中的荧光量子产率(Φ)分别为0.78,0.42和0.20,对汞离子的络合常数通过单、双光子荧光滴定分别拟合为lg K=5.47±0.02和lg K=5.34±0.02.DHg在水溶液中对汞离子具有优良的选择性和高的灵敏性,可用于中性环境中汞离子的检测.DHg的双光子吸收截面(δTPA)在水溶液中高达840 GM,可用于细胞中汞离子的检测与成像.     

用于细胞成像的双氰基二苯代乙烯衍生物双光子荧光银离子探针

双光子荧光显微成像兼具诸如近红外激发、暗场成像、避免荧光漂白和光致毒、定靶激发、高横向分辨率与纵向分辨率、降低生物组织吸光系数及降低组织自发荧光干扰等特点,显著地优于单光子荧光显微成像,为生命科学研究提供了更为便利的工具.因此双光子荧光探针适合于生物检测与成像.制备了衍生于二苯代乙烯的双光子荧光银离子探针,此探针以拥有异常大的双光子吸收截面(6TPA)的4-甲基-2,5-二氰基-4'-氨基二苯乙烯(DCS)作为双光子荧光母体,以6-芳基-3,9-二硫-6-氮杂癸烷(TAU)为Ag+配体.探针显示了大的δTPA(在MeCN中,950 GM)、对银离子有高的灵敏性与选择性、强的双光子荧光(790 nm激光激发时).探针的络合常数为IgK=5.76±0.05.探针能选择性地检测和成像活细胞中的游离Ag+,可用于细胞中微量Ag+的分析检测与成像.此探针为开发理想的双光子荧光探针提供了可供借鉴的平台.     

衍生于双氰基二苯代乙烯的用于活体成像的双光子荧光锌离子探针

制备了衍生于双氰基二苯代乙烯的双光子荧光锌离子探针, 该探针以4-(2-吡啶甲基)哌嗪为锌离子受体, 当络合锌离子时, 探针的荧光强度增强了72.5倍和580 GM的双光子吸收截面. 该探针无细胞毒性且在体内环境中无pH敏感性, 其解离常数\begin{array}{c}{K}_d^{\mathit{TP}}\end{array}=(0.52±0.01) μmol/L. 性能测试结果表明, 该探针能选择性地检测活细胞中的游离锌离子, 耐时长达约1500 s, 且能探测活体组织80~150 μm深处的锌离子, 不受其它金属离子与生物膜的干扰.     

双氰基二苯代乙烯型双光子荧光铅离子探针

以4-甲基-2,5-二氰基-4'-氨基二苯代乙烯(DCS)和双[2-(2-氨基苯基硫基)乙基]胺(BSA)分别作为双光子荧光团和铅离子配体,构建了1个新型的双光子荧光Pb2+探针(DPb),并对其结构和性能进行了表征.结果表明,该探针具有分子尺寸小、双光子吸收截面大(δ_(TPA),1020 GM)、长波长发射(λmax=609 nm)、斯托克斯位移大(209 nm)、光稳定性好、水溶性适宜、细胞渗透性优良、无细胞毒性及在生理环境下对p H不依赖等优点.该探针能选择性地检测细胞与组织中的Pb2+,猝灭常数K~(TP)_(sv)=7.58×10~5L/mol.     

用于细胞核成像的2,7-BHVC双光子荧光探针

分别合成了2,7-双(1-羟乙基-4-乙烯基吡啶) 咔唑碘盐(2,7-BHVC)与3,6-BHVC, 进行了荧光性能和细胞核成像测试, 结果表明, 2,7位的Ф×δ是3,6位的2.8~3.6倍, 染色实验也证实了2,7-BHVC有特定成像细胞核的能力.     

基于三苯胺的双氰基二苯代乙烯型双光子荧光溶剂生色探针

以双氰基二苯代乙烯为双光子荧光母体,借助电子供体-π-电子受体(D-π-A)构-效关系,以二苯氨基作电子供体,氰基作电子受体,开发了一个新型的双光子荧光溶剂生色探针(SP1),并对其结构进行了表征.性能测试结果表明,SP1在环己烷和二甲亚砜(DMSO)中的最大发射波长分别为452和604 nm,显示出很宽的溶剂生色范围(152 nm),可用于溶剂极性与黏度的检测,亦能根据最大发射波长识别溶剂种类.SP1拥有较大的双光子吸收截面,在环己烷和DMSO中的最大双光子吸收截面分别为6670和2040 GM,并具有较大的斯托克斯位移(194 nm),其光稳定性、水溶性和细胞渗透性均比较优良.该探针可用于细胞中黏度的检测与成像.     

双光子荧光探针

双光子吸收是指在强光激发下,介质分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。荧光显微成像是研究活体生物的重要工具,而最通常的细胞成像方法则是使用单光子激发荧光团的单光子显微成像。近红外光源激发的双光子荧光探针克服了单光子荧光探针的光漂白与光致毒而更适于生物检测与成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具。双光子荧光探针的作用机理包括分子内电荷迁移(ICT)、荧光共振能量迁移(FRET)、光诱导电子迁移(PET)与基团转换(GC) 4种方式。该文综述了双光子阳离子探针(Mg²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Na⁺, Cr³⁺)、双光子阴离子探针(F^-)、pH探针、双光子葡萄糖示踪器、双光子脂筏探针、双光子巯基探针、双光子半胱氨酸探针和双光子生物标记探针,以及双光子荧光探针在生物成像方面的应用,展望了双光子荧光探针的发展趋势与应用前景。     

新型咔唑基半胱氨酸双光子荧光探针的合成及光学性能

以咔唑为母体，设计并合成了一种可检测半胱氨酸的新型双光子荧光探针（3），其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, HR-MS(ESI)和元素分析表征。采用UV-Vis和FL研究了3的光学性能。结果表明：半胱氨酸加量为0~50 eq.时，3的紫外最大吸收峰从365 nm蓝移至342 nm；在350 nm处出现一个等吸收点；在450 nm处的荧光强度增强约23倍。     

嘧啶基双光子荧光染料的设计合成与生物成像

生理条件下光学性质稳定的双光子荧光染料在生物成像领域具有广阔的应用前景。我们使用2,4-二甲基-6-羟基嘧啶与4-(N,N-二甲氨基)苯甲醛进行缩合反应,设计合成了具有双光子荧光性质的化合物2-[(1E)-2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基]-6-甲基-4(3H)-嘧啶(NHP)。通过质谱(MS)、核磁共振波谱(NMR)、紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱等技术手段表征了其结构,研究了其光物理性质,以及外部环境改变对其发射光谱的影响。结果表明,化合物NHP的最佳吸收峰位于400 nm,最佳发射峰位于540 nm左右,且荧光发射不受金属离子、氨基酸和pH等环境因素的影响。生物实验结果表明,化合物NHP细胞毒性较小,且具有很好的活细胞和果蝇脑组织成像效果,是一种较为理想的双光子荧光生物成像染料。     

一种用于细胞核成像的新型双光子荧光探针

本文报道了具有大双光子活性吸收截面的DNA探针BMVEC, 同时首次利用双光子显微镜完成了与DAPI的复染实验, 实验结果证实了BMVEC对细胞核的选择性标记能力.     

聚合物抗污涂层的研究进展

构筑聚合物抗污涂层表面是解决生物污损的有效策略.聚合物具有耐酸碱性和易于功能化及表面修饰等优点,聚合物抗污涂层在降低生物污损对材料的影响和减少经济损失中发挥着重要作用.本文综合评述了聚合物抗污涂层的各种研究策略和研究进展,介绍了相关新型聚合物抗污涂层的成果,并展望了该领域面临的挑战.     

水溶性香豆素荧光底物的制备及在液滴数字式检测中的应用

4-甲基伞形酮磷酸酯(4-MUP)是一类重要的荧光底物, 由于具有较高的疏水性, 荧光信号易在液滴间扩散而限制了其在液滴微流控芯片领域中的应用. 本文首先通过修饰7-羟基香豆素-4-乙酸, 制备了具有较高水溶性的新型底物分子7-二羟基磷酸酯香豆素-4-乙酸甲酯; 进而以7-二羟基磷酸酯香豆素-4-乙酸甲酯为底物, 以球刷酶(荷载大量碱性磷酸酶的聚电解质纳米颗粒, SP-AKP)为模式酶, 建立了基于液滴微流控的单SP-AKP数字式检测体系. 结果表明, 该水溶性香豆素荧光底物具有与传统4-MUP底物相似的荧光光谱和酶催化性能. 传统4-MUP酶促荧光产物5 min即在液滴中发生明显扩散, 而该水溶性香豆素荧光底物酶催化后产生的荧光产物7-羟基香豆素-4-乙酸甲酯在24 h后仍未观察到明显扩散现象, 具有优异的抑制荧光扩散性能. 在基于液滴微流控芯片的单SP-AKP数字式检测中, 对SP-AKP的检测限可达29.9 amol/L, 同时有效提升了检测时间的可操作性与数字式信号读取的准确性. 新型水溶性香豆素荧光底物有望替代4-MUP应用于以基于液滴数字式超敏生物检测为代表, 在液滴分区实现酶促反应进行超灵敏检测的众多检测领域中.     

质谱技术在反应监测中的发展和应用

质谱因具有分辨率高、灵敏度好、响应快速以及结构鉴定能力强等特点,近年来在反应监测研究领域应用广泛.本文介绍了基于质谱的经典在线直接采样实时监测方案;综合评述了常压质谱离子化技术在反应监测领域的发展和应用,主要包括基于常压质谱的快反应监测、微滴加速在长时间反应研究中的应用,以及其它常压质谱在反应监测中的应用;并对质谱在反应监测研究领域面临的挑战和发展趋势进行了总结和展望.     

三原子分子非绝热传能动力学的研究进展

涉及非绝热跃迁的众多碰撞传能过程在大气、星际、燃烧化学以及化学激光中都起着至关重要的作用.这类传能过程通常涉及到多个电子态,包含多种非绝热效应,使得理论研究中的透热势能面构建和动力学计算都极具挑战.本文以C(¹D)+N₂(¹Σ_g⁺)与I(²P_3/2)+O₂(a¹Δ_g)两个非绝热传能体系为例,介绍了小分子非绝热传能动力学中透热势能矩阵、透热势能面,以及锥形交叉和自旋轨道耦合等方面的研究进展,综述了上述两个非绝热传能体系的动力学机制,并阐明了非绝热效应在这些过程中的重要作用.     

高聚合度聚磷酸铵中特征磷的31P核磁共振分析

采用一维³¹P核磁共振(³¹P NMR)、 二维J分解谱(J-resolved)和扩散核磁(³¹P DOSY)等方法, 研究了高聚合度聚磷酸铵(APP)和多聚磷酸盐的特征磷及其偶合常数. 研究表明, 多聚磷酸盐及其中所含的二聚磷酸盐端基磷分别呈双峰和单峰特征, 多聚磷酸盐自旋偶合裂分的端基磷共振峰的偶合常数为19.4 Hz. APP中含有小分子二聚磷酸铵和正磷酸铵, 用³¹P NMR定量表征APP聚合度时需排除二聚体端基磷峰的面积. 在100 ℃水中溶解APP制备的APP水溶液中, 部分高聚合度APP发生断链, 中间磷共振峰处出现短链APP的磷共振峰.     

异质中空结构微纳材料的构建

异质中空结构是指壳层由不同成分组成的空心微纳结构.通过对异质中空结构的表面性质和传质过程进行调控,可以调控经过中空结构的物质及能量.目前,异质中空结构在太阳能转化、气体传感、电化学储能和药物运输等领域展示出了优异的性能,对异质中空结构的设计与构建已成为新型多功能先进材料研究的前沿领域.本文总结了异质中空结构的种类、特征和性能优势,重点描述了各类异质中空结构的制备方法,并探讨了异质中空结构微纳材料面临的挑战及发展趋势.