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基于PET机理的Hg~(2+)荧光探针的设计和应用研究

郭柯馨  
【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Hg~(2+)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Hg~(2+),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Hg~(2+)探针B2。B2在HEPES缓冲溶液中,对Hg~(2+)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Hg~(2+)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Hg~(2+)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Hg~(2+)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Hg~(2+)探针:R-A-E,R-A,R-OAc,R-OH。探针对Hg~(2+)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Hg~(2+)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Hg~(2+)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Hg~(2+)进行检测。


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