【摘 要】
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多功能的有机小分子荧光探针为亚细胞器微结构的可视化和动力学功能的监测提供了强有力的工具,极大地提高了人们对复杂生物现象和生物行为调控的认识。然而,从单个有机荧光分子骨架出发,实现其生物应用的多样化仍然是一项具有挑战性的工作。本论文基于香豆素骨架,通过合理的分子设计,合成了一系列有机小分子荧光探针,进一步研究了其在生物成像与诊疗等领域的应用。具体研究内容如下:第一部分,设计合成了一系列基于香豆素的吡
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多功能的有机小分子荧光探针为亚细胞器微结构的可视化和动力学功能的监测提供了强有力的工具,极大地提高了人们对复杂生物现象和生物行为调控的认识。然而,从单个有机荧光分子骨架出发,实现其生物应用的多样化仍然是一项具有挑战性的工作。本论文基于香豆素骨架,通过合理的分子设计,合成了一系列有机小分子荧光探针,进一步研究了其在生物成像与诊疗等领域的应用。具体研究内容如下:第一部分,设计合成了一系列基于香豆素的吡啶盐类荧光探针Cou-n（n=1～4）。该系列化合物不仅呈现近红外的荧光发射（675 nm）,较大的斯托克斯位移（110 nm）,而且具有良好的生物相容性。改变吡啶盐基团上的烷基侧链长度能够调节化合物的亲脂性,从而调控探针对亚细胞结构的靶向能力。侧链较短的Cou-1可高选择性对细胞膜进行超快染色（<10 s）。此外,Cou-1还能灵敏地对细胞膜电位的变化进行响应。随着细胞膜电位的降低,其荧光信号逐渐减弱,从而能够成功地对细胞代数进行指示。侧链较长的Cou-3则可高选择性地靶向线粒体,同时也可实现线粒体的超快染色（<30 s）。Cou-n还能够在白光照射下产生单线态氧。由于特异性的线粒体靶向性和高效的单线态氧产生性能,Cou-3表现出高效的光动力治疗（PDT）效果,且能够通过PDT实现对小鼠肿瘤生长的抑制。此外,Cou-3适当的亲脂性使其能选择性地对革兰氏阳性菌进行染色成像,且能够通过PDT过程杀灭革兰氏阳性菌。第二部分,通过在香豆素骨架中引入对二甲苯基胺基,设计合成了两种香豆素醛Cou-CHO和Cou-S,进一步引入不同吸电基团合成了化合物CouMa,CouFu,CouTCF,CouSMa,CouSFu,CouSTCF。通过对 CouMa,CouFu 和两种中间产物的聚集诱导发光（AIE）性质进行初步探究,结果表明其均具有AIE性质,且CouMa和CouFu的最大发射波长均位于近红外区域（725 nm和770nm）,这一结果为近红外AIE材料的设计合成及应用研究奠定了基础。
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