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基于PET机理的Hg~（2+）荧光探针的设计和应用研究

作　者: 郭柯馨
导　师: 樊江莉；彭孝军
学　校: 大连理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 荧光探针汞离子显微成像活细胞
分类号: O614.243
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 279次
引　用: 3次
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内容摘要

汞是最具有毒性和危险性的重金属元素之一,而汞的污染和传播主要是通过火山喷发,采矿,固体废弃物的焚烧和矿物燃料的消耗等途径进行的,尤其值得注意的是,汞可以通过生物富集作用,集中在食物链中,这样会引起危害人类健康的许多疾病。因此,生物体中或环境中汞的检测引起人们的极大关注。最近几十年,已经报道多种Hg²⁺的分析方法,其中荧光光谱法最受关注。荧光探针能将分子间的相互作用转变成荧光信号传递给外界,从而帮助我们认识和理解微观世界的状态、性质、及其变化规律,兼备便捷、专一和灵敏的优点,并能对化学体系和生命体系中的研究对象进行适时原位检测。因此,利用荧光探针来检测环境或生命体内的Hg²⁺,成为超分子化学以及生物医学发展领域中重要的研究课题之一。本论文在组内工作的基础上,对原有的探针进行了改进,设计合成了新的Hg²⁺探针B2。B2在HEPES缓冲溶液中,对Hg²⁺有较高的选择性,不受其他金属阳离子的干扰。由于醚链末端引入的羧基,增大了B2对Hg²⁺的络合能力,使得B2不再受阴离子的干扰。B2的检测限为72 nM,对10 ppb级别的Hg²⁺有较好的响应。B2的酯化形式,具有较好的细胞穿透能力,可以应用于PC12细胞中显微成像,实现了活细胞内Hg²⁺成像。另外,将不同的含硫开链冠醚引入到HOMO能级较BODIPY更低的罗丹明染料上,设计合成了一系列的Hg²⁺探针:R-A-E,R-A,R-OAc,R-OH。探针对Hg²⁺有不同的响应程度,其中R-A的选择性最好,抗各种阳离子、阴离子的干扰能力最强,对Hg²⁺有较强的络合能力,较低的检测限。更重要的是,R-A在较宽的pH范围内,对Hg²⁺的响应不受质子的干扰。R-A对应的酯化形式,R-A-E,也可以用在PC12细胞和Hela细胞中显微成像,在低浓度下可以在活细胞中对Hg²⁺进行检测。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-27
  1.1 重金属汞对人体和环境的危害  9-10
  1.2 对于汞离子的检测方法以及细胞内金属离子成像  10-15
  1.3 荧光探针的设计  15-20
    1.3.1 荧光团  15-17
    1.3.2 识别基团  17-20
  1.4 常见Hg~(2+)荧光分子探针识别原理  20-25
    1.4.1 光诱导电子转移  21-22
    1.4.2 分子内电荷转移  22
    1.4.3 激基缔合物  22-23
    1.4.4 荧光共振能量转移  23-24
    1.4.5 反应型Hg~(2+)荧光探针  24-25
  1.5 本研究工作的指导思想和主要目标  25-27
2 基于BODIPY染料的Hg~(2+)荧光探针  27-45
  2.1 概述  27-28
  2.2 实验部分  28-34
    2.2.1 原料和仪器  28-29
    2.2.2 中间体的合成  29-31
    2.2.3 目标化合物的合成  31-32
    2.2.4 光谱测定  32-34
  2.3 结果与讨论  34-45
    2.3.1 pH对B2荧光光谱的影响  34-36
    2.3.2 Hg~(2+)对B2吸收和荧光光谱的影响  36-37
    2.3.3 B2对金属离子的选择性荧光光谱  37-38
    2.3.4 B2的阳离子竞争荧光光谱  38
    2.3.5 B2的阴离子竞争荧光光谱  38-40
    2.3.6 B2和Hg~(2+)的络合比  40
    2.3.7 B2和Hg~(2+)的表观解离常数K_d  40-41
    2.3.8 B2检测Hg~(2+)的灵敏度  41-42
    2.3.9 B2在PC12细胞中的显微成像  42-45
3 基于罗丹明类染料的Hg~(2+)荧光探针  45-64
  3.1 概述  45
  3.2 实验部分  45-49
    3.2.1 原料和仪器  45
    3.2.2 中间体的合成  45-46
    3.2.3 目标化合物的合成  46-49
    3.2.4 探针分子的光谱测试方法  49
  3.3 结果与讨论  49-64
    3.3.1 R-A,R-A-E,R-OAc,R-OH测试体系的选择  49-51
    3.3.2 Hg~(2+)对R-A,R.OH,R-OAc吸收和荧光光谱的影响  51-53
    3.3.3 R-A,R-OH,R-OAc对金属离子的选择性荧光光谱  53-55
    3.3.4 R-A,R-OH,R-OAc的阳离子竞争荧光光谱  55-56
    3.3.5 R-A,R-OH,R-OAc的阴离子竞争荧光光谱  56-57
    3.3.6 R-A,R-OH,R-OAc和Hg~(2+)的解离常数K_d  57-58
    3.3.7 R-A,R-OH和R-OAc与Hg~(2+)的络合比  58-59
    3.3.8 R-A,R-OH和R-OAc对Hg~(2+)的检测限  59-60
    3.3.9 质子对R-A和R-OH对Hg~(2+)检测的影响  60-61
    3.3.10 细胞中的显微成像  61-64
结论  64-65
参考文献  65-72
附录典型化合物的核磁谱图  72-78
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  78-79
致谢  79-80

基于PET机理的Hg~（2+）荧光探针的设计和应用研究

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