BODIPY化学发光探针的合成和成像分析应用

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化学发光分析法因灵敏度高、操作简单、分析速度快等优点,上世纪八十年代前被广泛应用于痕量金属离子、氮氧化物等一些无机物的分析测试。八十年代初起,化学发光分析法在生命分析领域中的应用逐渐被研究者们关注,相对于放射性同位素标记法,化学发光分析法安全且试剂更为稳定;相对于荧光法,化学发光的过程无需外源性的激发光源,其背景干扰低,灵敏度高;相对于生物发光法,化学发光分析法成本低、应用灵活且检测对象范围广泛。以上优势,使化学发光分析法成为现代生命科学和医学研究的有力技术支持。设计、合成新的化学发光探针,建立新化学发光体系,显著提升分析特性和应用领域是当前化学发光研究的热点。本文设计合成了一种新的化学发光探针PMPHB-I,并研究了其化学发光行为及活体成像应用,内容由综述和研究报告两部分构成。综述部分简单介绍了化学发光机理和发展史,着重总结了近五年化学发光在生命分析领域中的前沿进展和应用。本文研究报告分为以下两个部分:一、PMPHB-I的制备、发光行为及其活体成像应用研究PMPHB-I的合成及其化学发光性质的研究。基于实验室合成酰肼类化学发光试剂的经验,设计合成出了新发光探针PMPHB-I,并通过核磁及质谱对其结构进行了表征。研究发现其化学发光性质如下:(1)PMPHB-I的发射波长为530 nm,被氧化时发出明亮的黄绿色化学发光;(2)PMPHB-I的化学发光强度受溶液酸度影响,在pH为8.0的水相中化学发光强度最强;(3)常见的几种活性氧中,PMPHB-I在pH=7.4生理条件下(PBS缓冲液中),对单线态氧(1O2)具有极高地选择性响应;(4)配制好的PMPHB-I溶液具有良好的试剂稳定性,允许配制储备液。PMPHB-I应用于化学发光小动物活体成像。(1)首先研究了生理条件下PMPHB-I对1O2的线性响应特性,在1.0×10-7-5.O× 10-6 mol·L-1范围内PMPHB-I可以定量响应1O2,检出限为4.2×10-8 mo1·L-1;(2)基于生理条件下PMPHB-I对1O2高的选择性和灵敏度,以裸鼠为研究对象,将PMPHB-I用于1O2浓度较高的腹腔炎炎症位点的化学发光活体成像,实现了对裸鼠腹腔炎症的高灵敏成像检测,为活体炎症检测提供了一种新的方法支持。二、食品中苏丹红色素的快速检测将薄层色谱(TLC)技术与基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术配套,分别适用于现场快检和实验室定性的分析需求。首先筛选出了能使苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及辣椒红色素全分离的无毒、绿色展开剂并优化了配比,即正己烷:乙酸乙酯=7:0.5,通过对比疑似色斑与苏丹红标准样品色斑的比移值Rf,实现对样品中非法添加苏丹红的快速现场检测;配套了实验室确认环节,将薄层板中的苏丹红疑似色斑剥离用乙酸乙酯浸出色素,经过滤后以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测其分子离子峰,实现了对苏丹红非法添加的准确定性。发展一种简单、绿色、无专业需求、适合现场应用的食品中苏丹红检测技术;配套了实验室定性的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析方法。该研究进展还被应用于本科生实验教学,教授学生建立食品中非法添加物的快检方法,强化了绿色环保理念,实现基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱功能和使用学习。
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