4-(3,5-二叔丁基-苯氧基)-N-苯基-1,8-萘酰胺的合成和荧光性质

合成了具有推拉电子结构的4-(3,5-二叔丁基-苯氧基)-N-苯基-1,8-萘酰胺,测定了其在不同极性溶剂中的吸收光谱和荧光发射光谱,考察了其溶液样品的Stokes位移随溶剂极性的变化规律,并测定了样品在不同溶剂中的荧光寿命,发现质子性溶剂如甲醇可能与样品分子形成氢键从而使样品分子的荧光寿命大为缩短.     

非内吞依赖型生物大分子药物胞质递送策略研究进展

生物大分子药物由于具有高效、高特异性等优点,已成为新一代治疗药物的重要组成部分,但其分子稳定性差、易被酶解、难以跨越生物膜。传统的生物大分子药物纳米递送策略的有效性主要受限于溶酶体逃逸效率低,针对性开发非内吞依赖型的胞质直接递送策略具有重要意义。本文综述细胞穿透肽、低pH插入肽、清道夫受体介导的非内吞作用、膜融合、内质网途径、硫醇介导、基于液-液相分离技术的非内体捕获型生物大分子药物胞内递送策略的效应机制和研究进展,并分析了技术转化难点。     

光谱法研究EDTA-Fe(Ⅲ)与牛血清白蛋白的相互作用

应用紫外光谱法和荧光光谱法研究了乙二胺四乙酸铁(Ⅲ)(EDTA-Fe(Ⅲ))与牛血清白蛋白的相互作用.结果表明:EDTA-Fe(Ⅲ)可以进入牛血清白蛋白的疏水腔,使蛋白质非极性区的生色基暴露于极性溶剂;EDTA-Fe(Ⅲ)通过静态猝灭的方式使牛血清白蛋白的荧光强度显著降低;EDTA-Fe(Ⅲ)与牛血清白蛋白主要以氢键和范德华力相结合.测定了EDTA-Fe(Ⅲ)与牛血清白蛋白的结合常数KA和结合位点数n,利用Forster非辐射能量转移机制确定了牛血清白蛋白与EDTA-Fe(Ⅲ)的结合距离和能量转移效率,并使用同步荧光技术探讨了EDTA-Fe(Ⅲ)对牛血清白蛋白构象的影响.     

ABEEMσπ-GB／SA方法计算6种氨基酸四肽溶剂化自由能

使用ABEEMσπ浮动电荷极化分子力场，在298 K ，NVT 系综下对5种构象的A la四肽水溶液进行了动力学模拟。计算了动力学平衡态下A la四肽中非氢原子的均方根偏差。结合广义玻恩模型（GB）计算了溶剂化自由能的极性部分，使用SA 方法计算了溶剂化自由能的非极性部分。溶剂化自由能的结果表明，A la四肽αR螺旋和β折叠构象容易在水溶液中存在。使用类似方法分别对Gly ，Leu ，Val ，Asn和Asp四肽的αL螺旋构象水溶液进行了动力学研究，计算了这5种四肽的溶剂化自由能。结果表明，A sp和A sn四肽亲水性较强，Leu、Val和Ala四肽疏水性较强，Gly 四肽居中，此结论与实际相符。该类研究为ABEEMσπ浮动电荷力场用于其他生物大分子体系奠定了很好的基础。     

光散射法研究肝素和酚藏花红的作用及其分析测定

和蛋白质、核酸一样,糖类是一种重要的生物大分子,按结构可分为单糖、寡糖、多糖及结合糖等四类.肝素(Hep)是多糖的一种,是一类由重复的二糖结构单元组成的带有负电荷的长链大分子物质.肝素具有抗凝血作用,在临床上作为抗凝血剂,在血渗析和体外血循环中起到防止血液凝固的作用,还可防止血栓生成.目前分析测定方法主要有:分子光谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法、质谱法和电化学方法等.近年来,分子散射光谱法作为一种新的分子光谱法在研究生物大分子与小分子相互作用及生物大分子的微量测定等方面得到广泛的应用[1～3].光散射法可以在普通的荧光光度计上实现测定.方法简便、快速、灵敏度高,且用于测定的探针种类也比荧光探针易得.     

混合溶剂中粘度效应对TICT激发态生成的影响

利用时间相关单光子计数技术,研究了两种非刚性7-胺基香豆素在几种性质不同混合溶剂中的分子荧光衰减过程.结果发现,在非极性混合溶剂中,荧光寿命不受粘度的影响;而在极性的混合溶剂中,荧光寿命随粘度增大而增大.证明了非刚性7-胺基香豆素分子可以生成扭转型分子内电荷转移(即TICT)激发态.并研究了粘度等环境因素对TICT态生成的影响。     

一种亲核加成的硫醇类荧光探针的制备及检测应用

生物硫醇包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH),参与许多生理过程，对维持细胞氧化还原状态发挥重要作用.而荧光探针自身的结构单元中含有光学性能优良的荧光团，可以利用识别基团与客体物质特异性结合，改变探针体系的荧光信号，实现对待测物的特异性检测.虽然目前已经有大量生物硫醇类荧光探针相继报道，但是大部分探针响应生物硫醇速度较慢，影响探针检测效果.本研究通过萘酰亚胺类衍生物与邻羟基不饱和酮偶联引入不饱和酮结构，能够在30 s内识别GSH和Cys,极大地提高探针的有效性，希望为后续工作者提供一种新思路.     

新型苊并吡嗪类高灵敏度极性探针

以苊醌为原料,经溴化、环构化和芳香亲核取代反应合成了一种新型的以苊并吡嗪为母体的极性荧光探针3-正丁胺基-苊并吡嗪-8,9二腈(A)。探针A的荧光强度随着溶剂极性的增加显著降低,从四氯化碳(Φf=0.364 2)到乙腈(Φf=0.000 6)荧光量子产率减弱超过600倍,从四氯化碳(533nm)到N,N-二甲基甲酰胺(651nm)最大发射波长红移了118nm。利用探针A对极性敏感来检测有机溶剂中的水含量,建立了一种新的四氢呋喃和1,4-二氧六环中水含量荧光分析方法,最低检测限分别为0.019%和0.0076%。     

一种新型双光子吸收材料的合成、光学性质及生物成像

以4-溴-1,8-萘二甲酸酐为起始原料通过Sonogashira偶联反应合成了一种新型萘酰亚胺衍生物(N-吗啉乙基)-4-(4-羟基苯乙炔基)-1,8-萘酰亚胺(A),其结构通过~1H NMR、~(13)C NMR、HR-MS(ESI)表征,并对化合物A在6种不同极性有机溶剂和甲醇/四氢呋喃混合溶剂中的荧光发射光谱,以及A在四氢呋喃中的双光子诱导荧光光谱进行了分析.结果表明:A具有溶质变色效应,随溶剂极性的增大,A的荧光发射峰发生红移,且荧光强度下降.并且A在波长820 nm处的有效双光子吸收截面为90 GM.此外,A可成功定位于溶酶体,与溶酶体商品化染料Lyso Tracker Red的共定位系数高达0.902 6.因此,化合物A作为一个新型的双光子吸收材料,可作为双光子溶酶体示踪剂用于细胞成像.     

基于迈克尔加成的生物硫醇比率比色荧光探针

小分子生物硫醇(RSH),包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)作为重要的细胞成分,在生理和病理过程中发挥着多种作用。文章设计合成了一种新型的比色荧光探针,N-丁基-4-(2,4-己二烯酸)酯-1,8-萘二酰亚胺(BHENA),用于检测生物硫醇。用紫外可见分光光度法和荧光光谱法研究了探针对RSH的识别行为。结果表明,探针BHENA对RSH的响应明显强于其他不含硫醇的氨基酸和常见阴离子。特别之处在于,BHENA对RSH的响应同时表现出溶液颜色(从无色到黄色)和荧光光谱(从蓝色到黄绿色)两种特征的变化。探针BHENA与RSH的作用机制为迈克尔加成反应和分子内环化过程。     

一种吲哚二甲川菁染料的合成、光谱性质及其应用

目的合成一种含吲哚环的二甲川菁染料,研究光谱性质、与生物分子的相互作用及其作为荧光探针在活细胞成像中的应用。方法采用UV-vis,1H NMR,IR,HR-MS分析确证产物的结构;采用吸收光谱和荧光光谱法研究二甲川菁染料在不同溶剂中的光谱性质,以及该染料在生理条件下与鲑鱼精DNA(DNA)、牛血清白蛋白(BSA)、溶菌酶、淀粉酶、糜蛋白酶和牛血红蛋白的相互作用;采用荧光倒置显微镜观察染料对K562白血病细胞的活细胞染色。结果该染料最大吸收波长(λmax)随着溶剂介电常数的增加出现蓝移。染料与DNA相互作用较强,且荧光强度随着DNA浓度的增加而增强,而其他5种生物大分子对染料的荧光强度影响不大。该染料可以穿透活细胞膜,对细胞核染色,可以清晰地看出核仁的荧光较亮,2 h后观察细胞仍有荧光。结论合成了一种光谱性质优良的二甲川菁染料,该染料对核酸(DNA/RNA)有较强的亲和性,属于活细胞通透性染料,是一种潜在的活细胞成像荧光探针。     

分子内电荷转移荧光探针DMAHF的介质效应及与DNA的作用

研究了分子内电荷转移荧光光探针４’－４,Ｎ－二甲基氨基－３－羟基黄酮的溶剂效应及其在ＤＮＡ或其它粘性介质中的荧光行为。结果表明,溶剂极性对ＤＭＡＨＦ的吸收光谱产生相对较小的影响,而对其荧光产生显显影响,表明了典型的分子内电荷转移荧光特征。ＤＮＡ的存在可以显增强探针的ＩＣＴ荧光。     

一种云斑天牛气味结合蛋白的分离纯化

为揭示云斑天牛(Batocera lineolata Chevrolat)对气味分子的识别机制,通过荧光结合试验和葡聚糖凝胶G75(Sephadex G75)层析研究了云斑天牛对气味分子的识别情况,并对云斑天牛气味结合蛋白进行了分离纯化。结果表明,云斑天牛气味结合蛋白能与荧光探针N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine, 1-NPN)产生荧光结合,云斑天牛触角部位的总蛋白提取液中存在pro. Ⅰ-Ⅻ(Protein Ⅰ-Ⅻ)12种大分子粗提蛋白,这12种大分子粗提蛋白经Sephadex G75纯化后,得到1种能与荧光探针1-NPN产生荧光结合的纯化蛋白pur-pro. I(purified protein I)。纯化蛋白pur-pro. I分子质量约为15.2 ku,对应为大分子粗提蛋白pro. Ⅻ(Protein Ⅻ)。鉴定认为,分离纯化蛋白pur-pro. I是云斑天牛的一种气味结合蛋白。     

聚集诱导发光的基本科学问题年度报告(2013)

建立和完善AIE模型和理论可以为分子设计、材料制备、聚集体结构调控及器件实际应用等方面提供了理论指导。2013年度该研究重要进展如下:(1)基于第一性原理计算,定量考察了位阻、温度、聚集等因素对分子体系发光性质的影响。从微观角度给出了分子聚集诱导发光机理:分子激发态的无辐射能量衰减通道主要是对应于低频模式的芳香环扭转和高频模式的碳碳伸缩振动。当位阻增加、温度降低或者分子聚集时,芳香环的转动受限,无辐射能量衰减通道被抑制,从而提高分子的荧光量子产率,荧光增强;为了更深层次地理解蓝色磷光分子结构与发光效率之间的关系,结合密度泛函理论,运用我们最近发展的系间窜越速率的振动关联函数计算方法,定量研究了新型蓝光发射分子fac-tris(2-(4,6-difluorophenyl)pyridyl iridium(facIr(F2ppy)3)的磷光光谱、辐射跃迁和无辐射跃迁速率及其与温度的依赖关系,计算结果很好地解释了实验测量结果。理论研究表明可以通过分子设计来抑制这些振动来进一步提高这类材料的发光效率。(2)研究了AIE分子作为生物探针和生物体系的相互作用。BSPOTPE分子和蛋白质可以通过BSPOTPE的芳香环和蛋白质疏水性氨基酸之间的疏水相互作用结合,研究表明,BSPOTPE可以同时作为胰岛素分子错误折叠纤维化的过程的探针和抑制剂。运用Markov态模型对导致II型糖尿病的h IAPP蛋白质误折叠聚集进行了理论研究,找到了一些可能导致其聚集的重要的构象态,初步实验中也证实了AIE分子有可能作为h IAPP蛋白质聚集的分子探针和抑制剂。(3)发展一种利用不水溶的荧光探针和水凝胶体系定量检测纯水中F的新方法。合成了一个新的荧光探针N-(3-(benzo[d]thiazol-2-yl)-4-(tertbutyldiphenylsilyloxy)phenyl)acetamide(BTBPA),其与F作用后荧光颜色由蓝色变为绿色。这种方法可以在15 s内定量检测浓度低至饮用水标准级别的F,具有检测速度快,灵敏度高,选择性好等特点。而且该方法可使用非水溶性荧光探针,大大扩展了可用于离子检测的荧光分子应用范围。     

溶剂性质对水溶性纤维素醚/Eu(Ⅲ)的荧光性能的影响

为从微观上说明荧光物质与溶剂分子间的相互作用,采用荧光光谱研究了不同溶剂极性及质子溶剂对羟乙基纤维素（HEC）／Eu（Ⅲ）、甲基纤维素（MC）／Eu（Ⅲ）、羧甲基纤维素（CMC）／Eu（Ⅲ）配合物溶液荧光性能的影响．结果表明：随着H2O／CH3OH溶剂体系极性的增大,HEC／Eu（Ⅲ）配合物的激发态荧光体偶极矩发生较大的改变,导致荧光光谱波长向长波方向位移,其荧光强度变化则与更多因素有关;而质子溶剂H2O／HAc中质子浓度的增大使得MC／Eu（Ⅲ）配合物周围的溶剂笼产生重组,溶剂驰豫使其荧光光谱波长的Stokes位移增大;H2O／CH3COCH3溶剂体系极性的增强对CMC／Eu（Ⅲ）配合物Stokes位移的影响不明显,但会破坏该配合物分子内和分子间氢键的平衡,导致发光体结构的改变,从而使其荧光光谱的强度发生变化．     

2种PRODAN衍生物分子激发态氢键的理论计算

氢键是一种存在于溶质和溶剂之间非常重要的弱相互作用,对有机分子及生物体系的光化学性质有至关重要的影响。PRODAN(6-丙酰基-2-二甲基氨基萘)分子是一种微极性摩尔探针,主要用于研究膜和生物大分子的物理和化学性质,在有机溶剂中有较强的荧光响应。主要采用了密度泛函理论(DFT)方法和含时密度泛函理论(TDDFT)方法,研究了PRODAN衍生物1a和3a分子在气相中的单体以及其在甲醇溶液中所形成的氢键复合物在基态和激发态的氢键性质。通过对分子在不同状态下的几何结构、电子光谱和氢键结合能的计算结果对比分析,可以确定PRODAN衍生物1a和3a分子在甲醇溶液中的激发态氢键作用更强,同时PRODAN衍生物1a和3a分子在甲醇溶液中光谱信号的明显增加也是由于分子间氢键作用的影响。     

荧光共振能量转移(FRET)的定量检测及其应用

荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET)技术被广泛应用于活细胞中生物大分子构象变化和分子间动态相互作用的实时研究.针对光谱串扰和供体受体间的浓度比等困扰FRET效率定量检测的两大难题,已经发展了多种定量检测FRET效率的方法.作者结合自己的研究结果介绍了多种FRET效率定量检测技术在细胞信号转导机制研究中的应用.     

有关物质溶解性的理论解释和估计

物质在溶剂中的溶解现象,似乎是一种简单的现象,实际上是一个极为复杂的问题。长期以来,许多化学工作者对这个问题进行了研究和探讨,对物质溶解于溶剂时的相似相溶现象,即离子键化合物易溶于极性溶剂、非极性溶质易溶于非极性溶剂的现象,提出了下列的理论解释和热力学估计。     

一种检测生物硫醇的荧光探针

小分子生物硫醇半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)及谷胱甘肽(GSH)在人体中扮演着重要的角色.由于荧光探针法对硫醇的检测具有选择性好、灵敏度高、响应时间快、可实现生物体内硫醇的检测等优势,本文基于亲核加成反应机理,设计合成了一种新的选择性检测硫醇的荧光探针.该探针与硫醇作用后,荧光强度随硫醇浓度的增加逐渐增强,2 min内荧光强度可达到最大值.研究结果表明,该探针在生物成像方面有潜在的应用价值.     

多功能荧光探针用于次氯酸及微环境检测

次氯酸作为一种活性氧,在免疫系统中起着重要作用,但是过量的次氯酸会对生物体造成严重损伤,因此对次氯酸含量的检测十分有必要．另一方面,生物微环境的稳定是保持细胞正常增殖、分化、代谢和功能活动的重要条件,微环境成分的异常变化可使细胞发生病变．因此,极性和黏度,作为重要的微环境参数,对于其水平的监测是有意义的．在多种次氯酸和微环境检测方法中,荧光分析法由于灵敏度高、选择性好等显著优势受到广泛关注．虽然目前已经有多种探针用于次氯酸、极性或黏度的检测,但它们大多只能实现单一指标的检测．因此,开发一种用于次氯酸及微环境检测的多功能探针十分必要．通过合理的分子设计开发了一种基于香豆素-三苯胺衍生物的新型多功能荧光探针CAT．在设计策略中,将具有聚集诱导发光(AIE)效应的三苯胺衍生物作为供电基团引入D(电子供体)-π-A(电子受体)型分子中,以同时实现基于分子内电荷转移(ICT)效应的极性检测和基于AIE效应的黏度检测．实验证明,探针可以通过最大发射峰处的荧光强度变化实现对极性和黏度水平的监测．此外,选择香豆素衍生物作为次氯酸(HClO)的荧光基团,并以N,N-二甲基硫代甲酸酯作为其识别位点,成功实...