摘要
基于光学探针的光致发光成像技术从分子角度出发，与以激光扫描共聚焦显微镜为代表的多种显微技术相结合，构建了以发光强度为基础，反映生物体内组织结构、信号传导、代谢状态等生理活动的可视化图像。然而由于生物分子引起的光吸收与光散射、光漂白引起的有效探针浓度降低以及探针分子分布不均引起的局部浓度变化和自发荧光等问题，往往导致实际检测结果的灵敏度、精确度偏低。发光寿命是分子的固有属性，独立于自身浓度的变化，对周围环境波动敏感。时间分辨光致发光寿命成像技术是一种将发光衰减信号可视化、定量化的重要工具。除了检测细胞内生物传感过程中的寿命响应，时间分辨光学成像技术还可以同时检测、并行分析多个目标分析物的特异性响应过程。本论文以探究响应型光学探针对细胞内环境单一分析物的特异性响应行为为基础，以推动开发双发射光学探针用于时间分辨多目标光学成像为目的，研究内容包括以下方面： 1.响应型光学探针对细胞内活性氧、pH和金属离子的光学成像研究 设计了基于萘酰亚胺衍生物的荧光小分子探针用于实时、原位检测细胞中的活性氧。设计了发光强度、发光寿命与pH波动密切相关的铱配合物光学探针，分别建立起与pH相关的强度标准线性曲线、衰减拟合增长曲线。设计了修饰有2,2''-二吡啶甲基胺配体的铱配合物光学探针，研究铜离子诱导的磷光选择性猝灭效应，并同时进行氧干扰性实验，探究氧气分子在实际检测过程中对配合物探针发光强度和发光寿命的影响。 2.双发射光学探针对时间分辨多目标光学成像与传感中的应用研究 设计了一种双磷光发射的单分子铱配合物探针，兼具双重磷光发射和过渡金属配合物材料的优势，其中，两个不同的发射峰分别表现了依赖铜离子和氧气的特异性发光猝灭。此外，利用不同发光通道的差异性的发光衰减行为，允许利用时间分辨寿命成像技术对两个寿命区间的光学信号进行独立分析。其次，设计了一种由荧光萘酰亚胺衍生物和磷光铱配合物组成的荧光/磷光双发射聚合物探针，它们的发射光谱高度重叠，发光寿命却相差62倍。萘酰亚胺衍生物受次氯酸盐氧化而荧光猝灭，铱配合物的磷光随pH升高而逐渐增强，多指标的联合分析有利于深入探究生物体内复杂传感机制。时间分辨寿命成像展示了在光谱重叠的情况下，依据寿命信号能够在时域上对多个特异性响应信号进行有效区分和独立分析。
NETL