有机小分子荧光探针的研究1资料.ppt

1 BODIPY类 二氟化硼－2－二吡咯甲烷(BODIPY) 是一类重要的有机荧光染料，由于其分子结构易于改性，近十年来研究人员合成了一系列的BODIPY衍生物，并在荧光探针技术上得到应用。这类荧光染料具有荧光量子产率高、摩尔吸光系数大、稳定性好、对pH、溶液极性不敏感等优点，因而在金属离子检测、PH值测定、DNA的标记及测序等方面得到重要应用。 1.1基于BODIPY的金属离子荧光分子探针研究进展 对金属离子探针的研究早在20世纪七八十年代就已开始，2008年，Serdar Atilgan??? 等人通过逐步法合成了一种高灵敏的锌离子荧光探针。 Wenwu Qin, Mukulesh Baruah???等人合成了含氮杂冠醚取代基的BODIPY衍生物，这种基于BODIPY的染料分子表现强烈的依赖溶剂的荧光发射特征 Xiaojun Peng???研究组合成了一个能专识别Cd2+离子的荧光探针，该探针具有较好 的细胞穿透性，并且首次被应用于活体细胞内Cd2+的检测，其机理为分内电荷转移机理 (IcT)。探针的最大发射波长为656nm与Cd2+络合后蓝移至597nln，而Zn2+及其它 金属离子没有干扰，结构如图所示 Yufang Xu 和Xuhong Qian则根据PET机理设计合成另一种高选择性的镉离子荧光探针???。探针分子本身在溶液中几乎无荧光，而且不易受PH的影响。Zn2+, Pb2+, Cr3+, Fe3+,Cu2+, Hg2+, Ag+, Ba2+, Mg2+, Co2+, Cs+, Na+, K+, Ca2+ 和 Ni2+的存在几乎不影响荧光发射广谱，对Cd2+展示出高度的选择性。 MingjianYuan???等设计了一个基于PET和ICT双重机理的Hg2+荧光探针，该探针包含有两个受体，分别以PET机理和ICT机理与Hg2+结合。加入Hg2+前荧光较弱，最大发射波长在668nm，而络合Hg2+后荧光增强超过7倍，最大发射波长蓝移到578nm，对Hg2+显示出良好的选择性和高度的敏感性。结构如图所示 Xuhong Qian???等以BODIPY为荧光团，以聚酰胺为受体，合成一系列基于PET机理的Hg2+荧光探针，每个探针分子能够络合两个Hg2+，荧光增强显著，该系列探针拥有专一的选择性、高灵敏性以及良好的水溶性，也许是因为水溶性太好所以不能够透过细胞膜，未能做到在细胞内荧光成像。结构如图所示 1.2基于BODIPY的pH荧光分子探针的研究进展 pH在许多体系扮演重要角色，因而测定pH具有重大的意义。目前测定pH的方法很多，荧pH荧光探针是其中一种重要手段。相较其他分析方法，pH荧光探针具有不破坏待测体系、高灵敏度的特性，故在细胞生物学、药物学、生物化学上应用广泛。近年来，人们合成了多种pH荧光探针。 1.3 基于BODIPY的染料的其它荧光探针 目前以BODIPY染料为母体结构的荧光探针多数都是用于检测金属离子及pH的，但研究人员的兴趣不局限于此，近来利用BODIPY染料合成了一些可以对某些酸、酸根离子或氧化物响应的荧光探针。 Engin U. Akkaya???? 合成了一种BODIPY衍生物可以检测溶液中微摩尔浓度的氰离子。当溶液有氰离子存在时，这种结构简单的荧光探针的发射强度急剧下降，溶液颜色可逆的由红色变为蓝色。荧光探针的合成、结构及可能的作用机理如图3.2所示 Youngkyu Do???? 将一种三取代硼烷同BODIPY结合制备了对氰离子具有高度选择性的荧光探针，由于高灵敏的荧光响应特点，可以检测到低于微摩尔浓度的氰离子的存在。 Tetsuo Nagano在07年合成了一种新式基于BODIPY的硫醇探针????，这种探针在可见光下激发，并且在没有硫醇分子存在时自身不发出荧光。其分子结构上含有马来酰亚胺取代基，这使得BODIPY自身的荧光被熄灭。当探针与硫醇反应后，则发出极强的荧光。 BODIPY衍生物自身也存在一些缺陷，比如水溶性不好，这对扩大BODIPY应用领域带来了限制。近两三年来对BODIPY染料的研究热点是设计和合成新的长波长BODIPY衍生物，并对光谱特征进行研究。如向BODIPY母体分子引入芳香基团,增加核心部分的刚性平面结构和改变取代基等来增加染料的发射波长。 2 基于其它染料的荧光探针 Tetsuo Nagano???? 研究小组合成了氨基取代的三碳菁染料DIPCY作为Zn2+荧光探针????，这是首次合成近红外区域的Zn2+荧光探针，具有良好的灵敏度，低浓度的重金属离子对该探针也几乎无影响。 2007年，Bo Tang???? 开发了一种新式的基于罗丹明染料的荧光探针用于检测硫醇类物质，并成功应用于活体细胞内谷胱甘肽的生物成像，表现出良好的灵敏度和选择性