收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

短波长菁染料的合成、性质及其在生物医学上的应用研究

张象涵  
【摘要】: 菁染料是一类重要的功能性染料,它们被广泛应用于照相材料光谱增感剂、光盘存储介质、太阳能电池光敏剂、pH探针、非线性光学材料等领域中。特别短波长菁染料具有可穿过细胞膜、无毒、不干扰细胞的正常生理功能、对核酸(DNA/RNA)有较强的亲和性等优点,在生物医学领域的应用得到了广泛的关注,例如应用于凝胶电泳中染色DNA、DNA测序、流式细胞仪、活细胞成像、生物大分子的标记等。目前商品化的膜通透性活细胞荧光探针种类有限,应用范围有限,且价格昂贵,还无法在国内临床分析上普及,极大限制了其在生物医学领域的应用,为了拓宽活细胞荧光探针的种类及应用范围,寻找性能优良的荧光探针,本文以短波长菁染料作为合成目标,将其作为荧光染色剂应用于细胞成像和流式细胞术中,探讨其作为活细胞荧光探针的可能性。本文介绍了菁染料的结构特点、性质特征、应用研究以及近些年来短波长二甲川菁染料、苯乙烯半菁染料及一次甲基份菁染料的合成进展,主要研究内容有以下几个方面: 1.采用微波无溶剂方法合成了七种新型含吲哚核的二甲川菁染料,其中六种未见文献报道,通过元素分析、1HNMR、IR、UV-Vis对产物进行了结构表征。根据微波辐射功率和时间,讨论了杂环季铵盐与吲哚甲醛的反应活性,结果表明:杂环季铵盐的反应活性顺序为:喹啉季铵盐≈2-甲基吡啶季铵盐≈4-甲基吡啶季铵盐萘噻唑季铵盐≈苯并噻唑季铵盐苯并吲哚季铵盐苯并咪唑季铵盐。研究了染料的紫外-可见吸收和荧光光谱性质,结果表明:染料在甲醇中的最大吸收波长位于376.0~484.0nm范围,摩尔消光系数为1.8×104~5.7×104L·mol-1cm-1,其荧光发射波长位于512.6~548.6nm之间,荧光量子产率为0.0018~0.0285,具有53.6~104.6nm的斯托克位移值。染料的吸收波长和杂环碱性具有一定的关系,最大吸收波长随杂环核的碱性减小而增大。研究了染料最大吸收波长和溶剂介电常数的关系,结果表明,随着溶剂介电常数的增大,染料的最大吸收波长蓝移。 2.采用微波无溶剂方法和常规合成方法合成了十三种含喹啉核的二甲川菁染料,均未见文献报道,通过元素分析、1HNMR、IR、UV-Vis对产物进行了结构表征。研究了不同的取代基对季铵盐反应活性的影响,结果发现:取代基的给电子能力的增强,有助于反应进行,并且对于相同的取代基而言,6位取代的染料较7位取代的易合成,且产率也相对较高。利用紫外-可见光谱和荧光光谱技术研究了单纯染料、染料与DNA、BSA在生理条件下的相互作用,探讨其作为DNA、BSA荧光探针的可能性。结果发现:此类染料对DNA具有较好的亲和性,当染料与DNA相互作用后,荧光强度剧增,荧光量子产率最高增大了68.8倍。 3.采用三组份一锅法反应,合成了四种含异噁唑酮核一次甲基份菁染料,其中三种产物未见文献报道,并利用元素分析、1HNMR、R和UV-Vis对其进行了结构表征。此类染料在甲醇中的最大吸收波长位于417.0~429.0nm范围,摩尔消光系数在3.3×104~4.5×104L.mol-1cm-1,其荧光最大发射波长位于476.0~511.6nm之间,具有59.0~82.6nm的斯托克位移值,荧光量子产率值为0.0008~0.0024。利用X射线单晶衍射技术对四种染料分子的晶体结构和空间堆积方式进行了表征和解析。 4.在B3LYP/6-31G*和PBE1PBE/6-31G*水平上分别对七种含吲哚核二甲川菁染料进行了理论研究。采用极化连续模型PCM考虑了溶剂效应对吸收光谱的影响,结果表明:PBE1PBE/6-31G*(PCM)方法更能准确预测染料的吸收光谱性质。通过部分二面角参数和染料的荧光量子产率,说明了染料分子的刚性平面越强,共轭体系越大,则荧光强度就越大。染料的最低能级电子跃迁属于HOMO到LUMO的π→π*跃迁,具有最大的谐振强度,并且从分子轨道图分析得出HOMO→LUMO的电子跃迁源于分子内部的电荷转移。 应用CIS/PCM方法在S1优化构型的基础上,研究了七种含喹啉核二甲川菁染料的荧光发射光谱性质,结果表明:计算所得的λem与实验值的相对偏差为1.7%,此方法可以用来预测染料的最大发射光谱。使用Swizard软件计算出了含喹啉核二甲川菁染料的摩尔消光系数,并且通过计算模拟拟合的吸收光谱图与实验光谱图基本一致。 5.将设计、合成的二十种短波长菁染料作为荧光染色剂应用于H929骨髓瘤细胞和精子细胞的荧光显微成像技术中,结果表明:染料A8、A11、A28和A31在终浓度为1uM~5uM时表现出优良的荧光性能,并且具有膜通透性、无毒、不干扰细胞的正常生理功能、荧光背景干扰小、无光漂白、对核酸(DNA)有较强的亲和性,是一种潜在的活细胞膜通透性荧光探针。将二十种染料应用于细胞存活率的PI复染实验中,与SYBRGreenⅠ比较,染料A8、A28和A31在死细胞中几乎完全被PI替代,没有残留,然而SYBR GreenⅠ残留较多,从而影响细胞存活率的准确性,因此染料A8、A28、A31在PI复染实验中可以作为SYBR GreenⅠ的替代品应用于流式细胞术中。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孟凡顺,汤小群,苏建华,唐晓东;一次写入式光盘用菁染料的研究[J];华东理工大学学报;1999年01期
2 王兰英,黄怡,张小刚,徐玲,张祖训;β-环糊精对菁染料光稳定性的影响[J];应用化学;2003年03期
3 陈次平,齐晓燕,周本茂;菁染料在TiO_2胶体表面光诱导的电子转移[J];感光科学与光化学;1996年02期
4 孟庆华,陶萍,黄德音,闫文璠,方能虎;高效液相色谱-电喷雾质谱联用对菁染料的杂质分析[J];染料与染色;2003年04期
5 赵江,陈萍,李军,郑德水,冈崎庸树,速水正明;菁染料薄膜的光谱性能及稳定性的研究[J];感光科学与光化学;1997年01期
6 ;国外文摘[J];影像材料;1992年01期
7 陈建国,黎源,黄德音;新型吡喃鎓方酸菁染料溶剂效应、聚集行为研究[J];感光科学与光化学;2000年04期
8 唐亚林,冯娟,向俊峰,陈次平,阎文鹏,徐广智;β-环糊精与几种菁染料包合物的动态结构及包合平衡的NMR研究[J];波谱学杂志;2001年02期
9 宫永宽,魏永锋,党高潮,吕亚鹏;一种菁染料在溶液中的聚集状态研究[J];西北大学学报(自然科学版);1997年01期
10 向俊锋,陈次平,周本茂,徐广智;TiO_2胶体对菁染料荧光的影响[J];分析测试学报;1999年05期
11 宫永宽,申洁如,钟广学,张祖训;溶液中菁染料的状态对其在AgBr表面吸附效应的量热研究[J];感光科学与光化学;1990年01期
12 姚祖光,姚胜,朱正华;含吲哚核端基多甲川菁染料的合成及性能[J];应用化学;1993年04期
13 王伟,姚祖光;含N-烷基吲哚环方酸菁染料的合成及性能[J];感光科学与光化学;1997年04期
14 田宝柱,李刚,黎英,黄德音;用原子力显微镜观察菁染料聚集体[J];信息记录材料;2003年02期
15 曾万学,陈萍,郑德水;感半导体激光菁染料稳定性的研究[J];感光科学与光化学;1993年04期
16 杨松杰,孟凡顺,田禾,姚思德;菁染料和份菁染料溶液的光降解机理的研究[J];感光科学与光化学;2001年03期
17 杨松杰,孟凡顺,田禾,贡雪东,肖鹤鸣;菁染料和份菁染料薄膜的光稳定性研究[J];感光科学与光化学;2002年01期
18 罗学红,刘秀芳,徐汉生;冠醚菁染料的研究[J];化学进展;1995年02期
19 张志颖,刘春艳;反胶束中菁染料与AgCl粒子相互作用的光谱研究[J];感光科学与光化学;2000年01期
20 尚兴宏,贡雪东,肖鹤鸣,田禾;菁染料光解机理的前线分子轨道研究[J];分子科学学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王丽秋;郑立辉;郝淑娟;吕晓斐;魏跃;徐超;赵南;;近红外N-对羧苄基菁染料的合成及性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年
2 覃庆林;陶伟强;;提高二氧化氯产率的几点措施[A];全国制浆造纸行业国产二氧化氯装备及节能减排新技术应用推介会论文集[C];2011年
3 闫文璠;黎英;黄德音;;溶液中菁染料J聚集行为研究[A];中国感光学会第六次全国感光(影像)科学大会暨第五届青年学术交流会论文摘要集[C];2001年
4 孙承华;;短波长菁染料的光谱增感作用[A];中国感光学会第六届青年学术交流会论文集[C];2002年
5 范芳丽;陶友妮;葛步刚;王兰英;张祖训;;苯并吲哚二碳菁染料在甲醇水溶液中的热力学性质[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
6 向俊锋;唐亚林;陈次平;闫文鹏;周本茂;徐广智;;两种菁染料体系中盐效应核磁共振研究[A];中国感光学会第六次全国感光(影像)科学大会暨第五届青年学术交流会论文摘要集[C];2001年
7 孙承华;陈萍;;NaCl对两种不同菁染料形成J聚集体的影响[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
8 王兰英;史亚鹏;王少康;张祖训;;苯乙烯基-4-吡啶菁染料的无溶剂微波合成[A];第三届全国有机化学学术会议论文集(上册)[C];2004年
9 饶卫军;袁慧慧;蓝闽波;;含羧基的苯并噻唑系列菁染料光学性质的研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
10 邓洪杰;张存林;章鹤龄;于向华;;一种CTP用红外吸收菁染料的合成及其应用[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张象涵;短波长菁染料的合成、性质及其在生物医学上的应用研究[D];西北大学;2010年
2 王丽;生物荧光标识用菁染料的研究[D];大连理工大学;2010年
3 王丽秋;水溶性3H-吲哚菁型生物荧光标示染料的研究[D];大连理工大学;2003年
4 付义乐;苯乙烯半菁、一甲川菁染料的合成及性质研究[D];西北大学;2011年
5 郭志前;基于吡喃腈和菁染料衍生物的分子逻辑门和荧光探针[D];华东理工大学;2010年
6 贺锦香;基于联噻唑和芳胺类染料的敏化太阳能电池[D];华东理工大学;2013年
7 罗玮;重组大肠杆菌高效生产嘌呤核苷磷酸化酶和L-色氨酸的研究[D];浙江大学;2011年
8 孙戒;含吲哚-2-酮结构分散染料的合成和应用研究[D];东华大学;2010年
9 朱敏聪;膨胀石墨基复合材料的制备、改性及其对水中特定污染物去除的研究[D];东华大学;2012年
10 王艳;再生植物纤维超临界水解特性及其障碍机理研究[D];华南理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 牛艳明;中位取代的七甲川菁染料的合成和光谱性能研究[D];江南大学;2011年
2 郭琳;多甲川菁染料的合成与分析应用的研究[D];江南大学;2012年
3 吕建明;微藻强化培养及油脂转化的研究[D];浙江大学;2010年
4 陈文靖;环三亚甲基三硝胺的新型制备工艺研究[D];南京理工大学;2013年
5 聂巍巍;染料敏化太阳能电池光敏剂的合成及性能研究[D];燕山大学;2010年
6 叶艳平;青霉纤维素酶及商业酶酶解芦竹的研究[D];武汉工程大学;2012年
7 任海晶;菁染料-β-环糊精的合成、光谱性质及其作为超分子主体的应用研究[D];西北大学;2010年
8 马晶;亚/超临界—发酵组合技术制备秸秆乙醇[D];上海交通大学;2011年
9 高立国;五甲川吡喃菁染料的合成及性能研究[D];天津大学;2012年
10 张玲改;夸克干酪生产关键工艺研究[D];中国农业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王刘芳;前5月工业全员劳产率增41%[N];北京日报;2010年
2 记者 江信燊 通讯员 吴振世;晋江移动全员劳产率350万元[N];人民邮电;2000年
3 记者 杨贵兰;美生产率6年来首次下降[N];市场报;2001年
4 鲁敏;为大客户开“专列”[N];人民邮电;2000年
5 ;吲哚类菁染料嵌入的硅壳荧光纳米颗粒及其制备方法[N];中国纺织报;2005年
6 记者 张卫 通讯员 李永松;全国邮政完成上半年计划进度[N];中国邮政报;2001年
7 王品章;公主岭轴承厂全员劳产率一年提高近四成[N];中国机电日报;2001年
8 郎楷淳 编译;欧洲应当为企业松绑[N];经理日报;2002年
9 ;技术、管理“三七开”[N];中国企业报;2000年
10 钟欣;风电设备国产率须超70% 限令被取消[N];中国贸易报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978