摘要
多种生物活性小分子(如ONOO-、H2O2、OH等活性氧)、金属离子(Fe3+)及阴离子在生命体内和环境中扮演着重要角色，如何在生命体的微观世界或环境中直观准确地捕捉到上述物质的水平变化是个颇具挑战性的课题。荧光探针可以将某些物质刺激的化学信号转换为光学信号，从而实现对该物质浓度变化的监测。其中，反应型有机小分子荧光探针能够对分析物做出不可逆的特异性响应，因而可以简化预处理过程，达到高灵敏度、选择性和时空分辨率的目标分析物原位检测效果。鉴于上述优点，荧光探针的研究近年来已经成为有机化学、分析化学和生物医学研究的交叉热点。 本论文构建了两个双识别荧光探针Hy-Pe-N、Fe-PeN和两个单识别探针ER-Nap-·OH、ER-Nap-N2H4,其结构均经过1HNMR、13CNMR、HR-MS确证。运用紫外和荧光光谱仪分别对四个探针开展了选择性、抗干扰能力、动力学和pH适应范围等光学性能分析实验，并对其识别机理进行了初步研究。具体内容如下: (1)基于光诱导电子转移机理，以吩噻嗪-吡啶为荧光骨架，构建了一个响应ONOO-和H2O2的双识别荧光探针Hy-Pe-N,该探针可以通过双激发-双发射的模式识别ONOO-和H2O2。在PBS-CTAB(10mM,pH=7.4,含1mMCTAB)缓冲体系中，探针Hy-Pe-N响应ONOO-后，在360nm波长激发下，发射466nm荧光，其检测限为53nM;探针Hy-Pe-N与H2O2响应后，在315nm波长激发下，发射568nm的荧光，其检测限为1.74μM。 (2)基于分子内电子转移和螺环开-关环机理，以罗丹明-萘酰亚胺为荧光骨架，构建了首例响应Fe3+和ONOO-的荧光探针Fe-PeN。探针可以以荧光、裸眼两种方式识别Fe3+和ONOO-。探针与ONOO-响应后，1,8-萘酰亚胺部分的荧光开启，在450nm波长激发下，发射553nm的绿色荧光信号，体系由无色转为黄色，检测限为34.6nM;与Fe3+响应后，罗丹明部分的内螺酰胺开环，在550nm波长激发下，发射586nm的红色荧光信号，体系由无色转为粉红色，检测限为64nM。 (3)基于分子内电子转移机理，以1,8-萘酰亚胺为荧光团，3-甲基吡唑啉酮为识别基团合成了一例内质网靶向的·OH荧光探针ER-Nap-·OH。光学性能分析数据表明，探针具有优秀的选择性和抗干扰能力，能够在生理pH条件下达到最好的·OH检测效果。利用探针ER-Nap-·OH,本章成功实现了HeLa细胞中外源性和内源性·OH的荧光成像分析，并首次观察到了索拉非尼(SF)培育的癌细胞中·OH水平的上调，初步印证了SF可通过诱导内质网应激和铁死亡来促使癌细胞死亡而治愈癌症的作用机理。 (4)基于光诱导电子转移和分子内电子转移机理，以1,8-萘酰亚胺为荧光骨架，合成了首个靶向内质网的N2H4荧光探针ER-Nap-N2H4。探针ER-Nap-N2H4可以在PBS(10mM,pH=7.4,含50％EtOH,V/V)体系中快速、灵敏地响应N2H4(6min),响应后可在518nm处观察到48倍的荧光发射增强，其检测限为0.53μM。探针可以应用于土壤样品中N2H4的检测，也可以制成探针试纸用于水样中N2H4的检测。
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