具有AIE性质的蒽类衍生物荧光探针的设计合成与应用

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荧光探针作为一种作为重要的光学传感器已经被广泛的应用于化学、物理、生物、医学等领域。因其响应迅速,特异性识别,使用方便等优点深受广大科学家的青睐。通常传统染料分子如罗丹明类、菁类染料、香豆素、BODIPY等会被用作荧光探针来使用,但是这些传统的荧光探针常常存在着的一个问题,即传统荧光有机小分子探针在溶液状态下荧光很强,在聚集态或固态下荧光显著减弱甚至完全猝灭。聚集诱导猝灭(ACQ)的现象限制了传统荧光分子的应用。例如,在生物分子检测中,这些荧光分子作为探针与目标物结合并聚集在分析物表面,这种聚集的出现会造成荧光强度下降甚至猝灭从而严重的影响了分析结果的准确性。而聚集诱导发光(AIE)现象的出现有效的解决了传统有机荧光分子存在的荧光自猝灭问题。聚集诱导发光分子即在溶液中或分散状态下没有荧光,而在聚集态下发出强烈的荧光。由于AIE分子独特的发光性质,越来越多的新型AIE分子被开发出来应用于离子检测、生物分子检测、生物成像等领域。本论文以有AIE性质的二苯乙烯基蒽分子为构架模板,设计并合成了一系列AIE材料用于离子检测、生物分子检测和生物成像。具体的研究内容如下:1.新型AIE有机量子点的制备及Cu2+、Fe3+和半胱氨酸检测:根据已报道的方法制备了具有AIE性质的二苯乙烯基蒽(DSA)分子,之后我们利用两亲性聚合物苯乙烯-co-马来酸酐(PSMA)的自组装的性能,对DSA分子进行包覆并获得A IE荧光量子点。量子点表面的羧基作为结合基团可以与Cu2+、Fe3+相互作用。当量子点与金属离子结合,其荧光强度下降。向体系中添加强的铜离子螯合剂半胱氨酸时,量子点荧光强度又得以恢复。利用这一现象,实现了对特定金属离子和半胱氨酸的“turn-off”和“turn-on”荧光检测。2.新型AIE荧光探针的制备及鱼精蛋白、肝素和肝素酶Ⅱ检测:设计并合成了具有四个羧基的DSA衍生物4,4’,4’’,4’’’-(anthracene-9,10-diylbis(ethene-2,1,1triyl))t etracarboxyben-zene(DSA-4COOH),该分子具有良好的AIE性质。DSA-4COOH在溶液中通过静电作用与鱼精蛋白分子发生分子间聚集,从而荧光增强。而肝素作为鱼精蛋白的拮抗分子,可以使得DSA-4COOH分子从鱼精蛋白表面剥离重新变为分散状态,荧光减弱。肝素酶剪切肝素后,被剪切的肝素不能有效的和鱼精蛋白结合,这使得DSA-4COOH分子重新聚集在鱼精蛋白表面,荧光恢复。利用此新型AIE探针实现了对于鱼精蛋白、肝素以及肝素酶Ⅱ的“on-off-on”检测。3.基于聚集诱导发光性质的线粒体荧光探针的合成及应用:通过化学修饰法,我们将具有线粒体靶向能力的三苯基膦盐(TPP)基团修饰在DSA分子的两端,得到了具有AIE性质的分子DSA-PPh3,该分子具有良好的发光性质。利用DS A-PPh3分子的亲疏水性将其制备成荧光纳米粒子并用于线粒体荧光标记。通过与商业线粒体染料Mitotracker Red做对比,我们发现该探针具有良好的成像能力和抗光漂白性。此外,我们通过药物调节,探究了线粒体膜电位变化对探针成像的影响,实验结果证明DSA-PPh3纳米粒子具有良好的定位稳定性,是一种具有潜力的线粒体荧光探针。
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