基于BODIPY染料的汞荧光探针的设计与应用

【摘要】： 现如今,汞产品已经深入人们生活的各个方面,体温计、电池等已成为每个家庭必备的生活用品。然而,由于人们的不正确使用或者汞泄露后处理不当而引起的汞污染事件层出不穷。此外,火山爆发、矿物燃料的消耗,尤其是汞矿的开采,造成了不同程度的汞污染,危害着生态环境和人类健康。更为严重的是,汞在微生物的甲基化作用下转化为甲基汞,它是汞形态中最具毒性的一种,通过食物链传递可以危害人体健康,对人体中枢神经系统造成不可逆的损害。 环境与生态问题使得检测各种形态汞迫在眉睫。近年来分析检测汞的手段显著发展,光谱法、色谱法尤其是仪器联用技术,例如GC-MS、GC-ICP-MS和HPLC-ICP-MS已经被广泛采用,但是样品预处理过程复杂、检测时间长、成本高始终限制了当前方法的进一步发展。拥有高灵敏度、高选择性、简洁快速等特点的化学传感器检测技术快速发展,在元素分析中的应用越来越广泛。因此,利用荧光探针来检测环境中或生命体内各种形态汞尤其是甲基汞,已经成为当前超分子化学以及生物医学领域中重要的研究课题之一。 在本组工作的基础上设计了一个以BODIPY为荧光团以邻氨基酚为识别基团的汞离子荧光探针B3。乙醇-HEPES缓冲溶液中B3对汞离子有很好的选择性和很高的灵敏度,可以检测ppb级别的汞离子。重要的是,该探针可以应用在实际的自然水样中检测sub-ppb级别汞离子。此外,探针B3可在富硫环境中检测汞离子而不受干扰,并且能用于活细胞内汞离子荧光成像。 本论文开创性的设计并合成了第一个能够专一识别甲基汞而对汞离子没有响应的甲基汞荧光探针B5。我们首先在B3分子中引入甲基钯络合物设计并合成了汞离子探针B4,乙醇-水溶液中它可通过紫外和荧光两种途径选择性的识别汞离子。而探针B4与汞离子作用后的产物-钯络合物B5,在乙腈中可以专一识别甲基汞而不对汞离子有响应,是第一个不受汞离子干扰的甲基汞荧光探针。