基于香豆素荧光团的新型极性检测荧光探针的开发及其成像应用

极性是生物微环境的重要参数之一, 在很大程度上, 生物体内许多生命活动都受到极性变化的影响, 本工作通过改变香豆素母体上的推-拉电子基团, 设计并合成了一种具有较大斯托克斯位移的新型极性荧光探针COM-PO, 该探针的荧光强度和波长会随着测试体系的极性变化而发生改变. 当极性增加时, COM-PO的激发态能量会通过偶极-偶极的相互作用散失在溶剂中, 荧光发射强度降低, 而在低极性溶剂中荧光发射强度增强, 利用这种特性实现了对极性的检测. 本工作通过荧光光谱、荧光成像实验表明COM-PO能够在样品中实现极性检测, 该探针有望实现与极性相关的疾病的早期诊断.     

含氟香豆素荧光探针的合成及其荧光性能研究

以7-羟基-4-三氟甲基香豆素和1,4,7,10-四氮杂环十二烷(Cyclen)为原料,合成了具有多荧光侧臂的新型香豆素类荧光探针化合物,该合成方法经济简单,且环境友好。关键中间体及目标物经1HNMR、13CNMR和LC-MS分析表征,根据其荧光发射强度的不同讨论了探针化合物在乙腈中的荧光性能。     

新型香豆素类荧光化合物的合成及荧光性质研究

合成了两种香豆素类荧光化合物6,8-二氯-7-羟基香豆素-3-羧酸（DClC）和6-氯-7-羟基香豆素-3-羧酸（MClC）,其中DClC未见文献报道,并通过红外光谱、核磁共振、质谱等手段对产物的结构进行了表征。同时首次研究了这两种香豆素衍生物的紫外、荧光性质,以及不同极性溶剂、pH值、表面活性剂等的影响。结果表明,pH对性质测定影响较大,当pH=10时,DClC和MClC的荧光强度明显增强。     

基于香豆素-肟的次氯酸根探针的设计、合成及荧光成像应用

通过将香豆素的2-位内酯转化为肟基,设计、合成了一种用于基于香豆素-肟类的次氯酸根荧光探针Cou-HC.Cou-HC不仅对次氯酸根表现出快速和高选择性响应的特点,而且探针氧化后的产物不会与生物硫醇等发生反应,从而可以避免生物硫醇对于次氯酸根响应的干扰.细胞成像实验结果表明,探针可以对RAW 264.7细胞中内源性和外源...     

新型香豆素类Zn~(2+)荧光探针的合成及细胞成像研究

设计、合成了一种光诱导电子转移(Photoinduced Electron Transfer,PET)型香豆素类水溶性Zn~(2+)荧光探针1和2.通过荧光光谱分析实验发现,该探针具有较好的选择性和灵敏度,其荧光强度随着Zn~(2+)的浓度增大而逐渐增强,并可成功实现对人乳腺癌细胞(MCF-7)和枯草杆菌(B.subtilis)的标记.目标探针分子结构均经1H NMR,13C NMR,IR,HRMS及X单晶射线衍射进行了表征,并且还获得了探针2与Zn~(2+)络合物[Zn(2)]的单晶结构,X单晶衍射实验表明络合物[Zn(2)]中Zn~(2+)为五配位,其几何构型为双锥体.     

含氟香豆素基哌嗪荧光探针的合成及其性能研究

以7-羟基-4-三氟甲基香豆素和哌嗪为原料,首次合成了具有双荧光侧臂的新型香豆素类荧光探针化合物,研究发现其中间隔基较少的化合物对Cu2+具有较高的选择性,并且对Cu2+的识别不受其它金属离子的干扰.Cu2+在2.0×10-6～1.0×10-4mol/L范围内,探针的荧光强度与其浓度有较好的线性关系.     

一种检测水合肼荧光探针的合成与应用

基于香豆素类染料,设计合成了一种具有较高选择性和灵敏度,可在生理条件(pH 7.4)下检测水合肼的荧光探针,同时利用核磁共振和高分辨质谱对探针的分子结构进行了表征。基于水合肼进攻探针分子结构中的4-丁酸酯,生成酚氧负离子,同时发生分子内环化反应后生成具有强烈荧光的亚胺香豆素,实现了探针分子对水合肼的检测。光谱学研究表明,当向探针溶液加入水合肼(0~100μmol/L)后,探针溶液在绿色光谱区域(502 nm)呈现一个显著的荧光增强响应(增强至55倍)。并且,探针可以检测相对较低浓度的水合肼,检出限为1.7×10~(-7)mol/L。此外,相对于其他阴离子和亲核试剂,探针对水合肼的识别显示出较高的选择性和灵敏度。探针成功实现了细胞内水合肼的荧光成像,证明其在细胞成像中具有潜在的应用能力。     

基于香豆素343的荧光探针快速检测亚硫酸根

以香豆素343和2-苯并噻唑乙腈为原料,合成了香豆素343-亚硫酸根离子探针(Coumarin 343-SO₂),并用¹H NMR、¹³C NMR、MS和HRMS等技术手段对合成的化合物进行了表征。 该探针与亚硫酸根离子(SO₃^2-)发生亲核加成反应后,阻断了苯并噻唑与香豆素的共轭结构,从而引起荧光强度的变化,达到检测亚硫酸根离子的目的。 此探针对SO₃^2-具有响应快、高灵敏度、高选择性及检测限低至0.08 μmol/L的特点,其它常见的阴离子及还原性物质对SO₃^2-的检测均无干扰。 此外,该探针具有良好的细胞膜通透性,可用于活细胞中对SO₃^2-进行荧光成像。     

一种基于苯并噻唑的新型过氧亚硝酸盐荧光探针的合成及应用

该文以2-(2′-羟基-3′-醛基-5′-甲基苯基)苯并噻唑和1,1-二甲基肼为原料,通过一步缩合,简单过滤处理得到一种基于苯并噻唑的新型ONOO^-荧光探针BD。但由于N—N单键旋转产生非辐射能量损失,探针BD荧光较弱。在引入ONOO^-后,探针BD上的腙水解成醛基,N—N单键脱落,荧光增强,同时可观察到明显的颜色变化。在PBS缓冲溶液(DMSO∶H₂O=2∶8,体积比,pH 7.4)中,探针BD对ONOO^-具有快速响应(25 s)、高灵敏度(7 nmol/L)和高选择性的特点,可在较宽pH值范围内工作。此外,探针BD还成功地用于肝癌细胞中ONOO^-的荧光成像,因此,可作为揭示ONOO^-在细胞中作用的一个很有潜力的分析工具。     

Ratiometric Near-Infrared Fluorescent Probes Based on Hemicyanine Dyes Bearing Dithioacetal and Formal Residues for pH Detection in Mitochondria

Ratiometric near-infrared fluorescent probes (AH⁺ and BH⁺) have been prepared for pH determination in mitochondria by attaching dithioacetal and formal residues onto a hemicyanine dye. The reactive formyl group on probe BH⁺ allows for retention inside mitochondria as it can react with a protein primary amine residue to form an imine under slightly basic pH 8.0. Probes AH⁺ and BH⁺ display ratiometric fluorescent responses to pH changes through the protonation and deprotonaton of a hydroxy group in hemicyanine dyes with experimentally determined pKa values of 6.85 and 6.49, respectively. Calculated pK_a values from a variety of theoretical methods indicated that the SMD_BONDI method of accounting for solvent and van der Waals radii plus including a water molecule located near the site of protonation produced the closest overall agreement with the experimental values at 7.33 and 6.14 for AH⁺ and BH⁺ respectively.     

一个基于NBD-NH2荧光团的增强型pH荧光探针及其细胞造影研究

本文以NBD-NH₂荧光团偶联N-(4-吡啶甲基)乙二胺质子受体构建了基于光致电子转移(PET)机制的pH探针NBD-Py。探针在pH5.0~8.5范围内显示pH降低导致的荧光增强响应,pK_a为6.48。响应不受胞内常见金属离子干扰且有良好的可逆性。研究表明质子受体中引入4-甲基吡啶修饰乙二胺是探针实现对弱酸/近中性pH响应的关键。HeLa细胞中的造影证实了探针的pHi造影能力和溶酶体靶向性能,为溶酶体pH相关的生理过程研究提供了新的可靠手段。     

一种基于菲并咪唑的新型次氯酸荧光探针及细胞成像研究

该文设计并合成了一种基于菲并咪唑的新型次氯酸荧光探针,该探针由商用试剂9,10-菲醌和4-(甲基巯基)苯甲醛通过一步反应生成,只需简单后处理(过滤和水洗)即可得到大量纯品(产率达85%)。由于硫的重原子效应,探针荧光较弱。但在次氯酸存在下,探针分子内的硫原子被氧化成亚砜,重原子效应减弱,同时分子内电荷转移效应(ICT)加强,导致荧光增强。借助高分辨质谱,证明了探针与次氯酸盐的反应机理。在PBS缓冲溶液中(DMF∶H₂O=2∶8,体积比,pH 7.4),探针MPI可定量检测0～100μmol/L范围内的HClO,检出限为0.26μmol/L。该探针对次氯酸具有较高的灵敏性和选择性。更重要的是,MPI具有良好生物相容性和细胞渗透性,可用于活细胞内次氯酸的可视化成像。探针MPI有望为机体内次氯酸的检测与追踪提供一种可靠、有效的方法。     

pH和温度敏感型聚合物荧光探针的合成及应用

以萘酰亚胺(NI)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)为原料,通过可逆加成断裂自由基聚合(RAFT)方法,设计合成了具有p H响应和温度敏感的聚合物荧光探针Poly(POSS-NINIPAM)。通过核磁共振波谱仪(NMR)、荧光发射光谱仪和质谱仪(MS)等技术手段表征了Poly(POSS-NINIPAM)的p H和温度的响应性能。结果表明,在p H值5.8~8.0范围内,探针Poly(POSS-NI-NIPAM)的荧光强度变化明显,与p H值呈现良好的线性相关(λem=520 nm,p Ka=6.51),对p H和温度的响应均呈现出良好的循环检测性能,可用于检测活细胞He La的p H值变化。探针Poly(POSS-NI-NIPAM)在检测生物样本中p H/温度变化方面具有潜在的应用前景。     

超快速turn-on型ClO-荧光探针的合成及性能

为实现次氯酸根的实时、快速、便捷检测,我们以2,7-二溴-9-芴酮为原料,通过两步常规反应,合成了一种新型的turn-on型ClO^-荧光探针。在磷酸缓冲盐溶液（PBS）中,随着ClO^-浓度的增大,探针在511 nm的发射峰逐渐增大,呈绿色荧光发射。探针与ClO^-反应迅速,10 s内反应完成。此外,该探针对ClO^-有较低的检出限,检出限为0.74 μmol·L^-1。细胞实验表明探针可以在细胞水平检测内源性和外源性的ClO^-。     

一种耐光漂白的碳菁型pH荧光探针的合成与细胞成像

设计合成了一种引入多个氯原子取代的耐光漂白的碳菁型pH荧光探针(CyCl4), 在500 nm波长光的激发下, 该探针具有530和596 nm两个波长的荧光峰, 其中的596 nm荧光峰在pH 8.5环境中具有最高的荧光信号值, 在pH<8.1和>9.8的条件下则荧光很弱, 通过密度泛函方法计算这三种荧光状态分别对应的三种构象结构A, B和C, 而结构B中的两个磺酸基构成分子内氢键而具有共面性几何构型, 共轭程度最好, 因而其荧光发射能力最强. 测量了该探针的荧光量子产率、瞬态荧光光谱和耐光漂白性能, 其耐光漂白性能强于一般染料型荧光探针. 最后将该探针应用于前列腺癌活细胞荧光成像, 并发现其在细胞膜表面的聚集现象.     

Revealing Minor pH Changes of Mitochondria by a Highly Sensitive Molecular Fluorescent Probe

Mitochondrial pH is an important factor associated with cellular metabolism and pathological states. Thus, sensitively monitoring its minor change was essential. However, it was challengeable due to the lack of suitable probes. Here, a mitochondria-targeted probe ( NIR-OH-1 ) was synthesized. Based on the protonation/deprotonation of the hydroxy group and the assistance of carboxyl group on NIR-OH-1 molecular structure, a dramatic NIR activated signal was generated for sensing pH. Probe NIR-OH-1 displayed a good photo-stability and reversibility and could detect pH change without interference by other biologically active species. Importantly, NIR-OH-1 had an appropriate pK_a value (7.77) and tiny acid-base transition range, which was allowed to map the small pH changes of cellular mitochondrial. Moreover, NIR-OH-1 was also successfully applied in real-time monitoring mitochondrial pH-related pathological events in living cells under different stimulation, demonstrating the prospect of its clinical application in accurate mitochondrial pH detection under related physiological and pathological conditions.