检测甲醛的三种新型荧光探针之设计、合成与性能研究

【摘要】：甲醛(FA)在生命活动中发挥着重要的作用,不仅参与基因的表达调控,还与长期记忆的存储、再现等有关。但是,过量的甲醛会对环境造成污染,影响人们的健康。所以,研发简单、高效地检测甲醛的方法是亟待解决的问题。近年来,荧光探针由于具有操作简便、结构简单、选择性高、灵敏度好、细胞膜通透性好等优点,已被广泛应用于生物学、化学、医学等领域。许多荧光探针已经被成功设计合成用来检测甲醛,这些探针具有不同的结构,与甲醛反应的机理不同,响应时间、灵敏度、选择性等也有差异。研发出反应迅速、灵敏性好、选择性高、毒性低等的甲醛荧光探针目前仍然是备受关注的研究课题。在本文中,设计合成了三种新型甲醛荧光探针,并探究了它们的性能。1.以异氟尔酮为母体,肼基为识别位点,设计合成了一种新型甲醛荧光探针DFK。通过实验发现,探针DFK对甲醛的检测限低(0.19μM),在甲醛的浓度为0-80μM的范围内,荧光强度与甲醛的浓度之间呈现出良好的线性关系(Y=1.03311X+0.01928,R~2=0.99788),能够达到定量检测甲醛的目的。探针对甲醛表现出良好的选择性和灵敏性。探针DFK的细胞毒性低,可以用作为检测细胞内甲醛的荧光探针。2.以1,8-萘酰亚胺作为荧光基团,肼基作为识别基团,设计合成了一种新型的检测甲醛的荧光探针NID。探针NID的合成步骤简单且所需原料价廉易得。实验结果表明,探针NID对甲醛响应迅速(小于20 min)、检测限低(0.29μM)、选择性良好、灵敏度高,还可以通过溶液颜色的变化裸眼识别探针NID对甲醛的响应。在甲醛浓度为0-100μM范围内,荧光强度与甲醛的浓度呈现线性关系(Y=0.01961X+0.01064,R~2=0.99775)。MCF-7细胞成像实验结果表明,该探针可以用作为检测细胞内甲醛的荧光探针。3.以苯并噻唑为荧光基团,通过引入肼基作为特异性识别甲醛的反应基团,构建了一种新型荧光探针BZT。探针BZT的合成方法简单,反应条件温和。实验结果表明,探针BZT在甲醛的浓度为0-50μM范围内,荧光强度与甲醛的浓度呈现了良好的线性关系(Y=-0.01116X+0.88161,R~2=0.99121)。探针BZT对甲醛具有检测限低(0.20μM),选择性好,灵敏性高的特点,还可以裸眼识别探针对甲醛的响应。探针BZT的细胞毒性低,可以作为检测细胞内甲醛的荧光探针。更重要的是,探针BZT的生物相容性良好,已经应用于斑马鱼外源性甲醛的检测。