一种近红外H2S荧光探针的研制

研制了一种7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑-4-醚键联半花菁的近红外区荧光探针分子1,并将其应用于活细胞内内源性和外源性硫化氢的检测.探针分子1由于7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑的淬灭作用,自身无荧光;当加入H_2S时,由于H_2S对探针分子1中醚键的选择性硫解作用,醚键断裂,释放出半花菁荧光基团,波长725 nm处荧光强度显著增强;当加入10倍当量的硫氢化钠时,荧光强度增强了8.5倍.探针分子1对水溶液中H_2S浓度的线性浓度响应范围是0.1～100.0μmol·L~(-1)(R~2=0.995 2),检测下限为0.03μmol·L~(-1).探针分子1的激发和发射波长均在近红外区,对H_2S比较敏感,反应时间相对较短,且有较好的选择性.此外,探针分子1被成功用于活细胞内内源性和外源性H_2S的检测.     

一种识别氟离子的近红外发射荧光探针

设计合成了一种具有近红外发射的荧光探针(L)并表征了其结构.在DMF/H_2O(1/1,v/v,PBS 20 mM,pH=9. 7)溶液中,探针L对氟离子(F~-)具有高选择性、高灵敏度识别作用,以及良好的抗其他阴离子干扰的能力.通过~1H NMR对照试验证实了探针L对F~-的识别机制,表明F~-触发了探针中Si-O键的裂解,释放出对应的近红外发射荧光团.此外,探针L可用于MCF-7细胞中F~-的荧光成像.     

新型花菁类近红外荧光探针的设计、合成及在生化分析和细胞成像应用研究

我校化学化工学院黄克靖博士获批2008年度国家自然科学     

一种基于2-(2-羟基苯基)苯并噻唑近红外脂滴荧光探针的合成及细胞成像研究

以2-(2-羟基苯基)苯并噻唑为母体,通过缩合反应,将其与二氰基异佛尔酮相连接,合成得到一种近红外荧光探针LD-YK,并对其结构进行了氢谱表征.通过紫外-可见吸收与荧光发射光谱研究了探针LD-YK的光物理性质,结果表明探针LD-YK在不同溶剂中的最大荧光发射波长均超过650 nm,属于近红外区域,且具有较大的斯托克斯位移.细胞实验结果表明探针LD-YK具有较低的细胞毒性,且可靶向于细胞内的脂滴部位.     

用于汞离子检测的近红外荧光分子探针合成与评价

设计合成了一种可特异性识别Hg~(2+)的小分子近红外荧光探针P-22,并完成对其体内、外光学响应性能的评价.该探针可在水溶液中被Hg~(2+)催化发生烯醚的水解反应,从而释放出一种具有近红外荧光性质的花菁类染料qCy7,导致反应体系的最大发射波长由560 nm红移至705 nm,通过检测反应体系中荧光强度的变化实现对Hg~(2+)的半定量分析.实验结果证明,本研究所设计合成的近红外荧光探针P-22能够同时实现对体外水环境中和复杂生物体环境中的Hg~(2+)进行高选择性、高灵敏度地实时检测,为进一步研究有害金属汞在自然环境及复杂的生物体内的作用提供了有力的工具.     

近红外二区荧光探针的设计及应用研究进展

高时空分辨率和高灵敏度的荧光成像技术是一种新兴的活体可视化检测工具.与近红外一区(NIR-Ⅰ,700～900 nm)相比,近红外二区(NIR-Ⅱ,1 000～1 700 nm)成像具有更低的自发背景荧光、更深的组织穿透性和更高的信背比,因此NIR-Ⅱ荧光成像能促进深部疾病的精确诊断.NIR-Ⅱ荧光探针是NIR-Ⅱ荧光成像的基础.目前已开发一系列基于有机和无机材料的NIR-Ⅱ荧光探针,包括有机小分子染料、基于小分子染料的有机纳米粒子、共轭聚合物、量子点、稀土掺杂纳米粒子和单壁碳纳米管等.本文综述近期新型NIR-Ⅱ荧光探针的研究进展及其在生物医学领域的应用.     

一种新型硫化氢近红外比率荧光探针的研制

设计合成了一种基于花色素染料的近红外比率荧光探针分子1,并将其用于活细胞内内源性和外源性硫化氢的检测.结果表明:探针分子1溶液中加入硫化氢时,因硫化氢对探针分子1中苯并吡喃部分的亲核加成破坏了其共轭体系,导致720 nm处的近红外(NIR)发射荧光强度降低.同时,其加成产物含有完整的半刚性香豆素荧光团,在503 nm处的绿色荧光强度显著增强.由于探针1的发射波长与半刚性香豆素的发射波长不同,因此在加入硫化氢前后有两个完全分离的发射峰,实现了对硫化氢的有效比率检测.当加入4.0μmol·L~(-1)硫化钠时,荧光强度增强了19.2倍.探针分子1对水溶液中的硫化氢的线性响应范围是0.1～4.0μmol·L~(-1)(R~2=0.993 9),检测下限为57.8 nmol·L~(-1).探针分子1对硫化氢比较敏感,响应时间为110 s,且有较好的选择性.此外,探针分子1还被成功应用于活细胞中内源性和外源性硫化氢的荧光成像.     

一种识别Pd2+的近红外发射荧光探针

本文设计合成了一种以苯并噻唑衍生物为母体的探针L,表征了L的结构.探针L在THF/H_2O(4/6,v/v,PBS20 mM,pH=8.6)溶液中对Pd~(2+)具有高度选择性识别作用,且识别响应快速,抗干扰能力强,检测限低至1.23×10~(-8)M.机理研究表明,在Pd~(2+)的作用下,L中炔丙基醚发生断裂并释放出具有激发态分子内质子转移(ESIPT)性质的近红外发射荧光团.此外,探针L还可用于真实水样中Pd~(2+)的检测,具有潜在的应用价值.     

基于二氰基异佛尔酮近红外荧光探针的合成及其可视化检测铜离子特性研究

以二氰基异佛尔酮为母体,经Knoevenagel缩合、Duff反应、再与水杨醛腙发生席夫碱反应合成了一种新型的具有近红外发射的荧光探针W1,经核磁共振氢谱、碳谱以及高分辨质谱表征确定了结构。并对其荧光性质进行了研究,该探针拥有大的Stokes位移(252 nm)和近红外荧光发射(668 nm),检测限低至2.9×10^-8 mol/L,且对铜离子选择性高、响应时间快(120 s),在铜离子浓度0～6×10^-6 mol/L内表现良好的线性关系(线性方程为y=-4.91x+367.49,R²=0.992 1),能够在DMF溶液中对Cu²⁺进行可视化检测,并将其成功制备成滤纸条用于Cu²⁺的快速可视化检测。     

基于NBD胺硫解反应的硫化氢荧光探针

文章通过NBD哌嗪衍生物和对硝基苯甲酸的缩合反应制备了一种新型荧光探针,(4-(7-硝基苯并[c][1,2,5]恶二唑-4-基)哌嗪-1-基)(4-硝基苯基)甲酮(NA-NBD)。采用紫外可见分光光度法和荧光光谱法研究了该探针对硫化氢(H2S)的识别性能。结果表明,NA-NBD本身在560 nm处发射黄绿色荧光,加入Na₂S后,探针发生特异性C―N键裂解反应,释放出NBD巯基衍生物,NBD巯基衍生物几乎不发荧光。同时,溶液颜色由浅黄色变为粉红色,适合裸眼观察。NA-NBD对H₂S的线性响应范围为0～50μmol/L,检出限可达3.07μmol/L。此外,该探针具有良好的细胞膜通透性,成功应用于活细胞内H₂S的高灵敏检测。     

基于二氰基异佛尔酮的荧光探针用于细胞中半胱氨酸的检测

半胱氨酸（Cys）在生物体系中起着不可缺少的作用,可以参与人体内的许多生理和病理过程,对氧化还原稳态和细胞活性的调节有重要作用。大量研究表明,Cys浓度异常与许多疾病的发生密不可分,因此有必要开发特异性检测Cys的荧光探针。本文以丙烯酰基为识别单元,以二氰基异佛尔酮为荧光基团,设计合成了一种荧光探针ISO-EV-AC。实验结果表明,探针ISO-EV-AC对Cys的检测展现出较高的选择性,不受其他分析物的干扰,检测限低至31 nmol/L,响应Cys的时间为5 min。细胞实验结果表明探针ISO-EV-AC可用于检测细胞中的Cys。     

基于Schiff碱的Th4+荧光探针性能研究

以N,N’-双-3-烯丙基水杨醛缩邻苯二胺（BASPDA）Schiff碱为荧光探针,研究了各种因素对BASPDA和Th（IV）配合物的荧光影响,建立了BASPDA荧光探针分析检测Th（IV）的方法,其线性范围为1．0×10^-7mol／L～2．9×10^-5mol／L,检出限为0．5×10^-7mol／L．     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

CF4/N2混合物替代SF6/N2的可行性研究

SF6具有良好的绝缘强度,但其全球温室效应指数(GWP)是二氧化碳的23 900倍,因此有必要寻找一种环境友好的绝缘气体替代SF6。从绝缘性能、协同效应和GWP三方面研究了CF_4/N_2混合物替代SF6气体的可行性。研究结果表明:CF_4/N_2混合物的工频击穿电压随气压的升高出现饱和现象;80%CF_4/N_2混合物为最佳混合比例,其绝缘性能约为同条件下纯SF6击穿电压的65%;CF_4/N_2混合物具有协同效应,协同系数在0.2~0.59之间,和SF_6/N_2的协同系数接近;CF_4/N_2混合气体的GWP值随着气体的混合比呈线性关系,80%CF_4/N_2混合物的GWP值比SF_6/N_2低很多。因此,综合考虑绝缘性能、协同效应和GWP,80%CF_4/N_2混合物有希望替代SF_6/N_2气体用于气体绝缘。     

不对称Schiff碱对铝离子的荧光探针研究

以(1R,2R)-环己二胺、2-羟基-3,5-二叔丁基苯甲醛、2-羟基4-甲氧基苯甲醛为原料,按1∶1∶1的摩尔比进行缩合作用合成得到具有不对称结构的Schiff碱H2L.采用1H NMR、UV-vis光谱、元素分析等手段对该化合物进行了结构和组成表征.室温条件下,在CH3 CH2OH/H2O(V∶V=9∶1)混合溶液中,采用荧光光谱技术考察了化合物H2L与金属离子的作用性质.结果表明,H2L对Al3+具有选择性识别性能,可作为检测Al3+的荧光探针.形成的配位体系的荧光强度与Al3+离子的线性浓度范围为0×10-5-4.0×10-5 mol·L-1,H2L与Al3+的配位键合比为1∶1.     

加压三相淤浆床环氧乙烷合成过程研究VI. O2、CO2、C2H4和N2在二号液相热载体中的溶解度测定

在高压搅拌釜中,利用气体的等容吸收原理测定了60～230°C、0.05～1.2MPa(表压)条件下三相淤浆床环氧乙烷合成过程中的反应及惰性气体组分O2、C2H4、CO2和N2在实验所用的二号液相热载体中的溶解度.实验结果表明,O2、C2H4、CO2和N2的平衡溶解度都随压力增加而增大,随温度升高而降低.同时回归出各气体的溶解度系数Hi与温度T的关联方程.     

ZnB2O4 ∶Eu3+,Yb3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备ZnB₂O₄ ∶Eu³⁺,Yb³⁺近红外发光材料, 通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱研究其制备条件及Eu³⁺和Yb³⁺掺杂对材料发光性能的影响, 并考察了反应时间及Eu³⁺和Yb³⁺掺杂摩尔分数对发光强度的影响. 实验结果表明, ZnB₂O⁴ ∶]Eu³⁺,Yb3+材料中的近红外发光是通过Eu³⁺和Yb³⁺间的能量传递实现的.     

基于罗丹明b类的Fe~(3+)荧光探针的合成及其性能研究

以2,6-吡啶二羰酰氯与罗丹明酰胺缩合反应的产物(BR)为荧光"关—开"型探针,研究了探针BR选择性识别Fe~(3+)的各种影响因素,建立了BR荧光检测分析痕量Fe~(3+)的方法.Job's Plot实验证明BR与Fe~(3+)的络合比为1∶2.且Fe~(3+)浓度在0~20μmol/L范围内与BR呈良好的线性关系(R~2=0.998),检出限为1.8×10~(-8)mol/L.     

靶向脂滴的三苯胺衍生物的设计合成及荧光成像

以三苯胺、4-吡啶-甲醛为主要原料制备了一种新型的三苯胺衍生物L,通过质谱、核磁共 振波谱对化合物L的结构进行了表征。利用紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了化合物L的光 学性能。结果表明,化合物L的紫外可见吸收光谱受溶剂极性影响较小（PBS溶剂除外）,但其荧光光 谱受溶剂极性影响较大。MTT实验和激光共聚焦细胞成像实验结果表明,化合物L具有较高的细胞 存活率和较好的细胞相容性,对脂滴有较好的靶向性,可用于监测细胞内脂滴的数量变化情况。     

基于芘希夫碱的汞离子荧光探针的合成与性能研究

以4-氯-7-硝基苯并呋咱（NBD-Cl）和芘甲醛为原料,设计合成了一种荧光化合物芘苯并呋咱类希夫碱,并通过核磁、质谱对其结构进行了表征. 结果表明：在二甲基亚砜（DMSO）水溶液中,该化合物能够对Hg2+表现出荧光增强响应,而相同条件下其他重金属离子对该化合物几乎没有类似的荧光识别现象. 因此,该荧光化合物对Hg2+具有专一荧光识别作用,是一种有效的Hg2+荧光探针.