含均二苯乙烯荧光探针的合成及其对金属离子的识别研究

通过Wittig-Horner反应合成了两个含有均二苯乙烯发色团, 一端为N,N-双(2-乙酰氧乙基)氨基受体, 另一端分别为N,N-二甲氨基(DMDE)或N,N-二苯氨基(DPDE)的荧光探针分子. 进行了NMR和MS表征. 测试了加入不同金属离子时探针分子的吸收和荧光光谱变化. 加入Ag+和Zn2+, DMDE在420 nm处出现强的荧光峰, 在600 nm的荧光峰先增强后减弱, 认为发生了分子间的荧光共振能量转移. 而DPDE在加入Ag+和Zn2+, 420 nm处无荧光发射, 600 nm处的荧光红移并减弱.     

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。     

双光子荧光探针研究及其应用

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而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锐利的工具。而用于像离子的含量及其对生理的影响、离子参与的生理活动机制、离子与分子的作用、特定分子的分布及其相互作用等方面研究的双光子荧光探针,是实现成像的关键。双光子荧光探针的研究旨在促进双光子荧光显微镜应用的发展,促进生命科学、医学科学的快速发展,同时也带动双光子荧光探针所隶属的化学这一学科的发展。因此对双光子荧光探针的研究具有重要的理论和实践意义。该文综述了双光子荧光显微成像的优点、双光子荧光探针设计的原理及双光子荧光探针在离子分析方面的应用,并展望了这类荧光探针的发展趋势与应用前景。     

水溶性苝系衍生物荧光探针的合成及对金属离子的识别

用苝四酸酐为反应物,在酸酐位置上引入天冬氨酸,合成了水溶性的含4个羧基的荧光苝二酰亚胺衍生物:N,N'-二天冬氨酸铵盐-3,4,91,0-苝四羧酸二酰亚胺(PTCDA).在水溶液中与Fe3+、Al3+、Pb2+和Cu2+等金属离子反应,吸收光谱发生红移,荧光淬灭.当加入等量Hg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Mn2+和Mg2+等金属离子后不干扰荧光反应,有选择性好、灵敏度高等特点.并探讨了衍生物的荧光反应机理,表明有好的应用价值和广阔发展前景。     

苝酰亚胺衍生物荧光探针的制备及对金属离子的识别

苝酰亚胺衍生物(perlenediimides derivatives,PDIs)作为一类性能优异的新型光电材料,由于其良好的光电性能和强的化学可修饰性,使其在荧光探针方面有着良好的应用前景。以提高苝酰亚胺衍生物溶解性能、改善选择性能为研究切入点,以四氯苝酐为原料,在主链引入供电子基吡啶-2-甲氨基,制备苝酰亚胺衍生物N,N-二(吡啶-2-甲基)-1,6,7,12-四氯-3,4:9,10-苝二酰亚胺(PTCDI-ABD),并对其与Pb~(2+)、Cu~(2+)、Mg~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、K~+、Na~+等金属离子络合后的荧光性能进行详细研究,确定特征金属离子,准确实现金属离子识别。研究证明该化合物分子结构的优化增加了其在空气中的稳定性,与金属离子络合后(即使在较低浓度0.1×10~(-5) mol·L~(-1)),吸收光谱发生蓝移,随着时间的延长,Cu~(2+)的存在导致荧光淬灭。研究显示该化合物是一个很好的Cu~(2+)荧光探针,准确度高、灵敏度强、选择性好、操作简便,容易进行大规模生产和标准化控制。     

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.     

具有接力识别功能的荧光探针研究进展

接力识别是一种操作简单并逐渐被广泛使用的离子识别方法。本文介绍了接力识别的意义和类型,详细地介绍了近年来包括金属离子和阴离子、阴离子和金属离子、金属离子和金属离子以及阴离子和阴离子的接力型荧光识别研究进展,以期为设计合成新颖的具有接力识别功能的荧光探针提供参考。     

基于杯[4]冠醚的1,3,4-噁二唑荧光探针的合成及对金属离子的识别

分别以2-苯基-5-(2-吡啶基)-1,3,4-噁二唑及2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑为荧光基团,设计合成了基于杯[4]冠醚结构的荧光探针分子1a和1b;利用核磁共振氢谱(~1H NMR)、碳谱(~(13)C NMR)及高分辨质谱(HRMS)表征了其结构.采用紫外-可见光谱及荧光光谱考察了探针分子1a和1b对碱金属离子(Na~+,K~+,Cs~+)、碱土金属离子(Mg~(2+),Ca~(2+))及过渡金属离子(Mn~(2+),Co~(2+),Ni~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+),Cd~(2+),Ag~+)的识别作用.结果表明,Na~+可使探针分子1a的二氯甲烷溶液荧光强度显著增强,K+和Cs~+对探针分子1a的荧光强度几乎无影响,而Ca~(2+)及所有过渡金属离子均可有效猝灭探针分子1a的荧光.探针分子1b对于碱金属离子的识别作用与探针分子1a相似,但其与过渡金属离子的络合作用弱于探针分子1a.根据核磁共振表征结果讨论了金属离子与荧光探针的络合位点.     

基于喹啉的金属离子荧光探针的研究进展

主要总结了近几年来基于喹啉及其衍生物的金属离子荧光探针的研究进展,重点讨论了检测Cd~(2+)、Zn~(2+)的喹啉类荧光探针,主要从探针的荧光响应能力、配位机制和实际应用几方面的特征进行了分析总结。为进一步设计与构建新型金属离子荧光探针提供了思路。     

双光子荧光探针在生物传感中的应用

荧光探针由于其灵敏度高、选择性好等优势已经成为研究复杂生物系统的有力工具。和单光子荧光探针相比,双光子荧光探针由于其激发光源较大的穿透深度、低的组织自发荧光干扰以及较好的空间选择性在生物传感中发挥着不可替代的重要作用。在本篇综述中,我们从双光子荧光探针的设计原理出发,系统全面地介绍了双光子荧光探针在金属离子、细胞微环境、活性物质(包含活性氧、活性氮、活性硫)、酶和亚细胞器(线粒体、溶酶体)等检测中的应用研究。在此之后,展望了有机双光子荧光探针在开发和应用方面尚待科学界解决的关键机遇和挑战。     

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.     

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.     

Development of a Two-photon Ratiometric Fluorescent Probe for Glutathione and Its Applications in Living Cells

Glutathione(GSH), as the most abundant intracellular biothiol, plays an important role in the redox homeostasis of the organism. Abnormal concentrations of GSH in cells may lead to many malignant diseases, such as cancer, liver damage and neurodegenerative diseases. It is urgent to develop effective methods to detect GSH in living organisms. In this work, a new two-photon ratiometric fluorescent probe Co-GSH based on the coumarin-chalcone dye platform was judiciously developed. Based on the Michael-addition reaction, Co-GSH was able to identify GSH with high selectivity and sensitivity. Furthermore, assisted by laser-scanning confocal microscopy, Co-GSH could specifically response GSH over the other biothiols, including Cys and Hcy, in living HeLa cells by using one-and two-photon modes.     

键合香豆素席夫碱基的杯[4]芳烃的合成及其对金属离子的荧光识别作用

通过5,17-二氨基杯[4]芳烃衍生物与7-羟基-8-甲酰基-4-甲基香豆素缩合,得到了一种以亚胺基团为离子载体、香豆素为荧光基团的新型杯芳烃荧光识别试剂。 采用IR、1H NMR、13C NMR和MS测试技术表征了合成化合物的结构。 通过紫外光谱和荧光光谱,研究了其对过渡金属和重金属离子的识别性能。 结果表明,该化合物对Fe3+和Cr3+离子具有选择识别能力,与Fe3+和Cr3+配合的化学计量比为1∶1,配合生成常数分别为4.1×105和1.07×105 L/mol。     

一种香豆素类锌离子荧光探针的合成及性能

通过Pechmann法使间苯二酚和乙酰乙酸乙酯发生脱水缩合反应,合成了4-甲基-7-羟基香豆素,再与六次甲基四胺反应,生成7-羟基-4-甲基-8-甲酰基香豆素,最终与吲哚酰肼发生席夫碱反应合成一种香豆素类荧光探针L。通过核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、荧光发射光谱仪和紫外可见分光光度计等技术手段研究该探针L的结构及其荧光性能。结果表明,探针L与Zn~(2+)的配合比为1∶1,对Zn~(2+)的检测限达到3.6×10~(-8)mol/L,降低了对Zn~(2+)的检测浓度,同时探针L对锌离子具有高选择性,可应用于在生物体内Zn~(2+)的检测。     

荧光染料探针分子对变异细胞的识别

介绍了变异细胞的结构特征、细胞识别与荧光标记技术以及荧光染料探针分子标记细胞的方式。简述了荧光染料探针分子用于变异细胞组织的标记与识别的研究新进展。并针对目前荧光染料探针分子的应用现状,分析了未来的发展趋势,包括增强荧光染料探针分子与人体组织的相容性、靶向性,提高其灵敏度,降低毒性等的方法和途径。简述了固相合成分离技术用于探针分子的制备与纯化的优越性。     

新型香豆素类荧光探针的合成及其对Cu~(2+)的识别性能

以2-羟基-4-甲氧基苯甲醛和丙二酸二乙酯为起始原料,设计并合成了一种新型的Cu~(2+)荧光探针7-甲氧基-2-氧代-N-[2-(苯基氨基)乙基]-2H-色烯-3-甲酰胺(NPC),其结构经~1H NMR,~(13)C NMR,MS(EI)和元素分析表征。并研究了室温下,NPC在乙醇和水的混合溶液中对Cu~(2+)的识别性能。结果表明:NPC对Cu~(2+)表现出荧光猝灭效应,具有对Cu~(2+)的选择性识别性能。