细胞是生命体内各种各样生理生化反应的容器,各种细胞器负责了不同类型的生理功能,对于不同亚细胞结构的实时监测能够探索并理解细胞的生理状态,对于癌症的诊断与治疗具有重大意义。金属配合物是指一些过渡金属与功能性有机分子配体通过金属-配体键螯合形成的化合物。其中过渡金属配合物具有许多优良的光学性质,比如良好的光稳定性,较高的荧光量子产率,较长的荧光寿命以及良好的生物相容性等,逐渐被运用于生物探针与抗肿瘤药物的研究。更关键的是,配合物的发射波长,荧光寿命和量子产率等可以通过配体的修饰或是优化金属中心来调节,具有良好的可塑性。本论文设计并合成了3种不同化学结构的铱和锇配合物,并进一步探索了这些配合物对线粒体粘度的检测与细胞核DNA的定位,其中两种铱配合物有望开发成为光动力治疗的光敏剂。主要研究内容为以下:1.设计合成了2种含有转动基团的铱配合物Ir1和Ir2,运用1H NMR和ESI-MS表征了他们的化学结构;光物理性质研究表明Ir1和Ir2对于粘度具有高度响应性和选择性,其发射峰强度和荧光寿命呈现粘度依赖性,随着粘度的不断增大,Ir1在555 nm处的荧光发射强度提高了35.7倍,而Ir2在557 nm处的发射峰强度提高了1311.6倍。更关键的是,Ir1和Ir2能够穿过细胞膜并且能够运用于线粒体粘度的检测。而且,Ir1和Ir2在光照激发下对于A549细胞和Hep-G2细胞表现出很强的光毒性,而对正常细胞毒性较低。进一步研究表明Ir1和Ir2具有良好的光动力效应,通过ESR电子顺磁共振仪和相关商业染料可以检测到Ir1和Ir2在光照下产生的活性氧和单线态氧,表明Ir1和Ir2也可作为光敏剂用于肿瘤的光动力治疗。2.设计合成了一种含有二联吡啶基团的锇配合物,利用1H NMR和ESI-MS表征了它的化学结构,通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了锇配合物的光学性质,结果表明该锇配合物几乎不发光,表现出很明显的荧光猝灭现象。近年来拉曼光谱技术在很多科学领域都产生了巨大影响,我们利用激光共聚焦拉曼光谱仪研究了锇配合物在A549细胞内的分布情况,结果显示锇配合物主要分布聚集在细胞核中,进一步研究表明该锇配合物的偶氮配体可能通过??堆积的方式与DNA进行嵌入式结合;另外细胞毒性测试结果表明,锇配合物对于肺癌细胞A549的毒性与临床药物顺铂相当。这些优点使得该锇配合物有望开发成为一种拉曼探针用于细胞核甚至DNA的定位研究,并且有望开发成为肿瘤治疗的先导化合物。