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荧光分子探针法是基于比色或荧光反应将分子识别信号转变为荧光信号的一种检测手段,在分析化学和医学诊断等方面具有广泛的应用。萘酰亚胺类和芘分子类衍生物具有良好的光学性质,例如荧光量子产率高,斯托克斯位移大,光学稳定性好等优点,被当做荧光基团广泛用于合成荧光探针分子。合成的探针具有灵敏度高、准确性好、成本低廉的优点,可用于实时检测重金属或生物分子。本论文中,我们基于萘酰亚胺荧光基团合成了一种可以检测Hg2+和CH3Hg+的荧光探针,并且设计了一种简单的芘分子衍生物荧光探针可以成功检测精蛋白,同时具有实时监测胰蛋白酶活性的功能。 汞是一类对人类健康具有重大危害的常见有毒污染物。存在于环境和生物体中的汞绝大部分为无机汞离子(Hg2+)和甲基汞(CH3Hg+)。针对这两种不同形式的汞的检测已经成为分子检测领域的热门课题。然而够能有效检测并区分这两种汞的探针很少。我们采用了通过络合作用使荧光基团的分子内旋转受限(RIR,restriction of intramolecular rotations)的方法,以吡啶作为识别位点,以1,8-萘酰亚胺作为荧光发射基团,设计了一种荧光探针用于检测Hg2+和CH3Hg+。当探针单独存在于溶液中时,分子内荧光基团的自由转动可以导致激发能量的湮灭,使探针只能被激发出微弱的荧光。然而,当探针分子与Hg2+或CH3Hg结合时,由于荧光基团1,8-萘酰亚胺与Hg2+或CH3Hg+的配位作用限制了其在分子内以单键为轴的旋转运动,避免了能量损失,从而使激发后的荧光发射强度显著增大,且由Hg+引起的反应强于CH3Hg+。但为了特异性检测CH3Hg+,我们引入了一段富含胸腺嘧啶的DNA片段来屏蔽溶液中的Hg2+,成功将CH3Hg+的检测信号区别于Hg2+。我们又进一步利用荧光共聚焦显微镜测试了探针在固定化细胞中的检测效果。此种荧光探针的检测思路可以进一步应用于其他多种分析手段中。 精蛋白是一种碱性蛋白质,其中的精氨酸大约占67%,在许多生化过程和临床治疗中具有重要的应用。可将精蛋白切断的胰蛋白酶是由胰腺形成的一种重要的消化酶,与囊肿性纤维化、胰腺疾病以及某些癌症密切相关。然而对于精蛋白和胰蛋白酶的荧光检测多利用荧光开关型探针,在使用中其准确性往往会受到环境干扰,因此需要一种基于双荧光通道检测的探针,具有自身校正的效果,保证检测的准确性。本课题中我们基于芘分子缔合物的形成和解离设计了一种比率型芘分子衍生物荧光探针Pypos,与精蛋白发生作用后,由于静电力导致探针聚集,芘分子单体荧光减弱,缔合物荧光增强。接着加入胰蛋白酶可以催化精蛋白水解,相应地导致缔合物的荧光减弱和单体荧光的恢复。这样的反应过程使Pypos成为一种双波长通道荧光探针,可以准确地检测精蛋白和胰蛋白酶,并且该检测反应可在纯水环境中高选择性、高灵敏度、并可视化地实现检测效果。