荧光标记豇豆花叶病毒的制备及细胞成像

利用与氨基选择性反应的荧光染料5-羧基荧光素琥珀酰亚胺酯(5-FAMSE)对豇豆花叶病毒(CPMV)表面的氨基进行修饰,制备了荧光功能化CPMV纳米粒(5-FAM/CPMV)。对其结构形态和单、双光子荧光进行了测试,用毛细管电泳对其表面特性进行了考察,并将其用于Hela细胞的双光子荧光成像。研究表明,目标纳米粒粒径均匀,仍具有天然CPMV的特性,能进入Hela细胞,在波长800nm激光激发下可以成功地用于肿瘤细胞的成像分析,可望用于肿瘤靶向双光子荧光细胞成像方面的研究。     

含吩噻嗪锌、镉配合物的双光子激发荧光光谱

报道了两种新型配体(10-乙基-3-甲酰吩噻嗪缩肼基二硫代甲酸甲酯(HL¹)及10-乙基-3-甲酰吩噻嗪缩肼基二硫代甲酸苄酯(HL²))及其锌、镉配合物的双光子(激发)荧光性质. 入射激光强度与荧光强度关系的实验测定证明了发射光为双光子激发荧光. 比较了它们在800和400 nm激发波长下的双光子激发光谱和单光子激发光谱特性. 在800 nm的脉冲激光的激发下, 它们均显示出较强的峰值位于550 ~ 595 nm的双光子激发荧光. 用开孔Z-扫描装置测得它们在1064 nm处均具有较大的双光子吸收截面.     

一种聚丙烯酸接枝型荧光纳米粒子的制备、性能及细胞成像

将N-氨基-4-N-甲基哌嗪-1,8-萘酰亚胺(AMN)通过酰胺化反应接枝到聚丙烯酸链上,利用生成的聚合物在水溶液中的自组装, 制备了一种水溶性荧光纳米粒子(PAAMN).采用紫外可见光谱、核磁共振氢谱、透射电镜、动态光散射和荧光光谱方法对PAAMN进行了表征,MTT法检测其细胞相容性,最后用荧光显微镜观察其自身荧光及细胞成像效果.实验结果表明, PAAMN为球状结构,萘酰亚胺荧光团的摩尔取代度为4.1%;在生理pH条件下,以390 nm为激发波长,PAAMN在534 nm处发射较强的荧光,且光稳定性较好;在pH 4.0~10.0范围内,其荧光波长无明显变化,荧光强度随pH值增大而逐渐减小,但pH敏感程度小于AMN.PAAMN具有良好的细胞相容性,能进入细胞,且在~390 nm激发光下发射绿色荧光,可用于细胞成像.     

双光子激发的超分子聚合物纳米颗粒生物成像研究

将具有双-2-脲基-4[1H]-嘧啶酮（bisUPy）的β-二羰基氟硼类衍生物（BF₂-bisUPy）及卟啉衍生物（Por（Pt）-bisUPy）通过四重氢键作用组装成超分子聚合物,通过微乳液法制备成在水中均匀分散的超分子聚合物纳米颗粒（SPNP）。扫描电子显微镜形貌表征表明获得的纳米颗粒粒径约为60 nm。紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱及寿命衰减实验均证明纳米颗粒内BF₂-bisUPy与Por（Pt）-bisUPy可发生高效的能量传递。具有双光子吸收的BF₂-bisUPy作为能量供体,可通过荧光共振能量传递（FRET）增强双光子激发下Por（Pt）-bisUPy的发光。双光子激发荧光强度与激光功率测试表明所制备的超分子聚合物纳米颗粒具有强烈的双光子激发下的荧光及磷光双发射,这种纳米材料可进入细胞,具有优秀的生物相容性,并在双光子激发时表现出强烈的荧光和磷光双发射生物成像。     

三苯胺-噁二唑超支化共轭聚合物的多光子泵浦绿色荧光

采用钯催化Heck反应制备了一种新型三苯胺-噁二唑超支化荧光聚合物PI. 用飞秒Ti:sapphire激光研究了PI的三光子和双光子上转换荧光光谱, 激发波长位于近红外区(800~1350 nm). 在1280 nm和80 fs激光激发下, PI的三光子上转换荧光发射波长分别为525 nm(THF), 534 nm(CH2Cl2)和578 nm(DMF). 在800 nm和150 fs激光激发下, PI的双光子上转换荧光发射波长分别为527 nm(THF), 532 nm(CH2Cl2)和573 nm(DMF). 采用非线性透过率法测定荧光聚合物PI的三光子和双光子吸收系数. 系统研究了PI的线性吸收和透过、单光子荧光、荧光寿命、前线轨道能级及热稳定性. 实验结果表明, 三苯胺-噁二唑超支化共轭聚合物的多光子吸收和上转换荧光发射性能比树型分子或线型聚合物更为优异.     

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.     

新型树枝分子的宽带多光子荧光发射

用飞秒Ti∶sapphire激光研究了3个树枝分子1,2,4,5-四(4-N,N-二苯氨基苯乙烯基)苯(TPAB)、1,2,4,5-四[4-N,N-二(4-溴苯基)氨基苯乙烯基]苯(TPAB-Br)和1,2,4,5-四{4-{N,N-双{4-{4-[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2]苯乙烯基}苯基}氨基}苯乙烯基}苯(TPAB-OXA)的多光子吸收及上转换荧光性质.在二氯甲烷溶液中3个生色团分子TPAB,TPAB-Br和TPAB-OXA在800 nm飞秒光激发的双光子荧光发射波长分别为569,535和621 nm,在1300 nm飞秒光激发的三光子频率上转换荧光发射波长分别为566,534和610 nm,采用非线性透过率法测得在四氢呋喃(THF)溶液中TPAB,TPAB-Br和TPAB-OXA在800 nm和150fs激光激发下双光子吸收截面分别为61.86×10-50,6.19×10-50和65.98×10-50 cm4.s/photon;在1300 nm和80 fs激光激发下三光子吸收截面分别为3.88×10-79,7.76×10-79和27.17×10-79 cm6.s2.树枝分子具有很强的多光子吸收和上转换荧光发射能力,多光子荧光发射波长位于500～600 nm.     

功能化硅壳荧光纳米粒的细胞吞噬研究

合成了氨基聚酰胺-胺(PAMAM(G1.0))和酯基(PAMAM(G1.5))功能化的两种硅壳荧光纳米粒,通过透射电镜(TEM)、纳米粒度及动电位测定仪(zeta电势)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和热失重分析仪(TGA)进行表征;通过透射电镜(TEM)、共聚焦显微镜(CLSM)、细胞计数试剂盒(CCK-8)实验、流式细胞计数法评价两种硅壳荧光纳米粒进入9L细胞能力的大小、在细胞内的分布情况以及细胞毒性.TEM分析表明,修饰的硅壳纳米粒大小约为60 nm左右,pH=7.4,氨基功能化的纳米粒zeta电势为+19.08,酯基功能化的为-9.01;FTIR和TGA实验进一步证明两种纳米粒被氨基和酯基的功能化.TEM和CLSM结果表明纳米粒主要存在细胞浆中,且能被溶酶体吞噬.CCK-8结果显示两种纳米粒的浓度高达1 mg/mL时仍无明显的毒性作用,且有促细胞增殖作用.流式细胞计数结果表明,细胞摄取纳米粒呈浓度和时间依赖性,氨基比酯基修饰的纳米粒更易进入细胞.     

吡啶星型分子的双光子上转换荧光特性

用飞秒Ti:sapphire激光测定了一种星型吡啶分子2,5-二{4-{4-[N,N-二(4-吡啶乙烯基)苯基氨基]苯乙烯基}苯基}-1,3,4-噁二唑(PyPASPO)的双光子吸收截面及上转换荧光光谱.采用非线性透过率法测得二氯甲烷和四氢呋喃溶液中的其双光子吸收截面分别为412.5 和288.8 GM. 系统研究了吡啶星形分子PyPASPO的线性吸收和透过、单光子荧光、荧光寿命及激发-发射三维荧光谱和前线轨道能级. 在800 nm和150 fs钛宝石激光器激发下PyPASPO在二氯甲烷和四氢呋喃溶液中的双光子上转换荧光发射波长分别位于571和 525 nm,在二氯甲烷溶液中单光子荧光峰位于532 nm,荧光寿命为1.24 ns. HOMO和LUMO能级分别为-5.21 eV和-2.92 eV.增大分子内电荷转移有效增强了吡啶星形分子的双光子吸收和双光子上转换荧光发射能力     

新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究

以鸡蛋清和牛奶分别与葡萄糖进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,通过膜和柱层析分离纯化,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)等技术对所制备碳纳米粒子的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团进行表征。将所制备的碳点与小鼠黑色素瘤细胞共孵育,进行细胞成像应用评价。结果表明:制备的两种水溶性荧光碳点平均粒径分别为2.5 nm和4.9 nm,可在紫外灯下发出明亮的荧光,紫外最大吸收波长为250 nm。基于鸡蛋清或牛奶与葡萄糖反应制备的多色荧光碳量子点具有良好水溶性,其荧光光谱最大发射波长分别在410 nm和400 nm处,同时在660~800 nm激发波长范围内具有上转换性质,且荧光发射光谱随着激发光波长的增加发生红移。红外光谱表明存在—COOH、—NH2和—OH基团。细胞成像结果表明,在405 nm或488 nm激光照射下,所制备的碳点在细胞内的荧光成像清晰可见,而且在碳点浓度小于2.5 mg/mL时,均表现出较低的细胞毒性。     

NaGdF4:Eu荧光纳米粒子的合成及对肺癌细胞的生物标记

以柠檬酸钠为螯合剂,采用水热法合成了单分散的Eu3+掺杂NaGdF4纳米粒子,采用扫面电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、荧光光谱对粒子进行了表征,结果表明,所合成的纳米粒子尺寸在60-80nm之间,粒度均匀,且具有良好的发光性能。基于其荧光性质,将其标记于肺癌细胞表面,利用激光扫描共聚焦显微镜对标记后的细胞进行荧光成像。在488 nm激发下,获得了红色荧光图像,48h后细胞仍然保持着很亮的荧光,显示出荧光纳米粒子很好的荧光稳定性,并采用MTT法检测肺癌细胞的存活率,对纳米粒子的毒性进行了初步评估。     

高稳定性黑米碳点的绿色合成及其细胞成像应用

以绿色廉价的黑米为碳源,采用简单的水热法一步合成了碳点(carbon dots,CDs)。所合成的CDs不仅对pH、NaCl溶液和温度变化不敏感,并且不受多种金属离子的影响,表现出优异的稳定性。同时,CDs在较短波长范围(410~470 nm)表现出激发不依赖的发射行为,在较长波长范围(470~510 nm)又表现出弱激发依赖的发射行为。由于其优异的荧光特性、稳定性和低毒性,我们将其应用于人口腔角质形成细胞(Hok)、宫颈癌细胞(Hela)和骨髓间充质干细胞(MC3T3)的体外成像。     

高稳定性黑米碳点的绿色合成及其细胞成像应用

以绿色廉价的黑米为碳源,采用简单的水热法一步合成了碳点(carbon dots,CDs)。所合成的CDs不仅对pH、NaCl溶液和温度变化不敏感,并且不受多种金属离子的影响,表现出优异的稳定性。同时,CDs在较短波长范围(410~470 nm)表现出激发不依赖的发射行为,在较长波长范围(470~510 nm)又表现出弱激发依赖的发射行为。由于其优异的荧光特性、稳定性和低毒性,我们将其应用于人口腔角质形成细胞(Hok)、宫颈癌细胞(Hela)和骨髓间充质干细胞(MC3T3)的体外成像。     

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。     

用于糖链抗原CA19-9实时动态活检的免疫双光子荧光标记试剂盒

采用双光子荧光标记探针LP制备了免疫双光子荧光抗体LP-Ab,以特异性识别肿瘤标志物CA19-9(Ag)形成抗原-抗体复合物(LP-Ab·Ag),基于双光子诱导荧光机制用近红外激光(740 nm)激发LP-Ab·Ag,利用LP-Ab·Ag的双光子荧光实现了CA19-9的高清晰度、高灵敏度及高分辨率的量化检测和实时动态成像,并制成用于糖链抗原CA19-9检测的简单便捷的双光子荧光标记试剂盒.     

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.     

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.     

聚丙烯酸/萘酰亚胺纳米粒荧光增强法测定蛋白质

制备了水溶性的聚丙烯酸/萘酰亚胺荧光纳米粒,并利用牛血清白蛋白(BSA)对其荧光的显著增强效应,建立了测定蛋白质的新方法。在pH=3.0磷酸盐缓冲溶液及室温条件下,该纳米粒与BSA的作用5 min内即完成。以444nm为激发波长,在535nm处测定纳米粒/BSA体系的荧光,其荧光强度增加与0.15~7.5μmol·L-1浓度范围内的BSA呈线性关系,检测限为0.095μmol·L-1。该方法简单、快速、灵敏且重现性好,用于BSA合成样品及牛奶样品中蛋白质的测定,回收率范围为96.7%~102.6%,相对标准偏差(RSD)在3.91%以内。     

多枝[1,3,4]-噁二唑衍生物的双光子吸收和光功率限幅特性

采用非线性透过率法测定了多枝[1,3,4]-噁二唑衍生物的双光子吸收性质. 测定了化合物的单光子荧光光谱和双光子荧光光谱, 在800 nm波长的激光激发下, 9-乙基-3,6-双{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4] 噁二唑-2-苯乙烯基}-咔唑(3)和三-{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4] 噁二唑-2-苯乙烯基-4-苯基}-胺(4)能够发出很强的蓝色和黄绿色双光子上转换荧光, 荧光峰分别位于485和547 nm. 这些多枝结构化合物的双光子吸收截面较大(数值超过104 GM), 并具有很强的光限幅效应. 多枝分子中重复单元的推拉电子结构和协同效应有效地增强了分子的双光子吸收性质.     

pH值响应的共轭聚合物纳米粒子的制备、表征与细胞成像研究

共轭聚合物纳米粒子（CPNs）因其高荧光亮度、低毒性、表面易修饰的特性,近年来在生物材料和生物医药领域备受关注。本论文中我们设计、合成了一种新的pH 值响应共轭聚合物（PFPA）,并通过纳米沉淀方法制备了其纳米粒子。动态光散射实验表明PFPA纳米粒子在水中分散性较好,其粒径约为8 nm。 PFPA纳米粒子的最大吸收峰为379 nm,其摩尔吸光系数为2.1×10⁶ L·mol -1·cm -1;另外该纳米粒子的荧光最大发射峰为422 nm,其荧光量子产率为35%。PFPA纳米粒子在汞灯（100瓦）照射下表现出较好的光稳定性,另外MTT实验表明其具有较低的细胞毒性。该纳米粒子具有pH响应的光学特性,并可以用于活细胞成像。PFPA纳米粒子在癌症诊断、药物与基因传递等方面具有潜在的应用价值。