摘要
荧光成像技术具有灵敏度高、生物毒性低、操作快速简便、信息反馈丰富等优势，在活性生物物种的检测、药物的研究和控制释放以及重大疾病的诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。其中，由于实时的可视化和非侵入性等优势，基于有机染料的荧光探针与荧光成像技术相结合，已经成为化学学科中现研究的核心工具之一。生物活性硫物种（RSS）是一个含硫的活性分子家族，主要包括生物硫醇（Cys、Hcy、GSH）、H2S、SO2、SO32-、HSO3-等，在诸多生理进程中发挥着重要的调节作用，但其浓度的异常水平对人类健康造成了极大的影响。此外，香豆素荧光团具有量子产率高、潜在毒性低、合成的可重复性高和易于衍生等优点，在设计开发用于检测活性硫物种的荧光探针方面具有巨大的潜力。因此，本论文基于香豆素荧光团设计合成了一系列荧光探针用于检测活性硫分子，并对其检测机理进行了深入的研究，探讨了其在分析传感、环境监测和生物成像等领域的应用潜力。主要工作内容分为以下几个部分进行讨论： 第一章，简述了荧光成像技术的研究背景；介绍了活性硫分子在生理进程中发挥的重要作用以及在环境中的不利影响；综述介绍了基于香豆素荧光团的活性硫分子荧光探针的研究状况以及未来发展方向。 第二章，设计合成了可以与Cu2+特异性配位的香豆素荧光探针用于对活细胞中H2S的专一性检测。和文献中已经报道的H2S探针相比，该荧光探针具有高的量子产率，低的检测限，快的反应速度，可裸眼检测，在实际生物应用中具有较大的发展潜力。 第三章，设计合成了具有三反应位点的双功能香豆素荧光探针，不仅可以通过结合荧光纸条和智能手机（颜色识别器，喜艺科技）实现对废水中H2S的可视化检测和定量分析，显示出在环境检测领域的巨大应用潜力，而且还可以对活细胞中的GSH进行低浓度检测。同时，该探针对H2S/GSH的区分检测机理通过荧光光谱、紫外吸收光谱、1HNMR和DFT计算进行了充分的证明。 第四章，上一个工作将荧光纸条与智能手机结合的传感策略证明了其检测效率，但这仍然依赖于手持紫外灯和黑暗的环境条件。3D打印技术能够快速创建具有各种功能的高度复杂的集成设备，能够解决上述遇到的问题。因此，设计合成了一种具有双反应位点的双功能香豆素荧光探针，不仅可以通过3D打印的智能手机传感平台快速、直观、实时地检测人血清中的Cys，这对于疾病的早期发现具有重要意义，还可以通过不同的激发和发射通道观察活细胞中Cys的代谢过程。 第五章，在检测Cys代谢的过程中，细胞传输过程中可能会出现假阳性信号的干扰，影响测试结果的准确性。光致变色探针具有紫外光（UV）和可见光（Vis）交替照射时，从一种异构体（对分析物呈惰性）转化为另一种异构体（对分析物呈反应性）的特点，从而以远程控制的方式实现传感精度，排除假阳性。因此，开发了基于ICT和FRET两种集成机制能够远程光控检测细胞内Cys代谢过程的光致变色荧光探针，这对于临床上癌症的早期准确诊断和精确治疗具有一定的实用价值。 第六章，对全文进行了总结。本文系统性得开发了一系列香豆素类检测活性硫分子的荧光探针，提出了光致发光的传感策略，并且实现了多功能检测，为下一代基于香豆素荧光团的活性硫分子荧光探针的开发设计提供了新的思路和方案。
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