新型钌配合物磷光探针合成及其生物成像应用

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不同于传统的单线态荧光分子发光体,发光钌(Ⅱ)配合物是具有长发光寿命的三线态发光体。基于其良好的性质,如可见光激发和发射、较大的斯托克斯位移、较长的发光寿命、良好的光、热、化学稳定性以及较低的细胞毒性,钉(Ⅱ)配合物在分子传感器方面是应用最广泛的过渡金属化合物。本论文设计合成了几种可用于检测生物活性小分子的新型钌(Ⅱ)配合物磷光探针,在对其磷光性质进行系统表征的基础上,将其成功应用于生物样品的发光成像检测。设计合成了一种可用于生物硫醇特异性检测的钌(Ⅱ)配合物磷光探针[Ru(bpy)2(DNS-bpy)](PF6)2。由于存在光诱导电子转移(PET)作用,该探针的磷光发光很弱。与生物硫醇反应后,探针中的2,4-二硝基苯基团被生物硫醇取代,光诱导电子转移作用消失,钌(Ⅱ)配合物的发光恢复,伴随着80倍的发光强度的增加。在对探针的发光性质进行充分表征后,将其成功用于活细胞和大型蚤体内生物硫醇的成像检测。设计合成了三种新型的异核双金属钌(Ⅱ)-镍(Ⅱ)配合物探针Ru1-Ni,Ru2-Ni和Ru3-Ni,以用于组氨酸磷光传感测定。由于镍(Ⅱ)离子的顺磁性淬灭了钌(Ⅱ)配合物的发光,使得三种钌(Ⅱ)-镍(Ⅱ)配合物的发光很弱,而组氨酸与镍(Ⅱ)离子具有较强的结合能力,其与探针Ru1-Ni作用后可使镍(Ⅱ)离子从钌(Ⅱ)-镍(Ⅱ)配合物中离去,导致钌(Ⅱ)配合物的发光显著增强。Ru1-Ni用于组氨酸的检测下限为265nM。系统考察了探针Ru1-Ni的发光性质,并将其成功用于活细胞、斑马鱼及大型蚤体内组氨酸的成像检测。利用在钌(Ⅱ)配合物的配位体上分别修饰溶酶体靶向基团和生物硫醇识别基团的方法,设计合成了一种新型的钌(Ⅱ)配合物发光探针Ru-Ⅱ,并将其用于生物硫醇的磷光及时间分辨发光检测。在生理条件下,Ru-Ⅱ对生物硫醇的检测具有高选择性和高灵敏度,对GSH,Cys以及Hcy的检测下限分别为62nM,146nM和115nM。溶酶体靶向基团(吗啉基团)的引入使得Ru-Ⅱ与细胞共培养后可进入细胞的溶酶体,进而用于溶酶体内生物硫醇的成像测定。在系统考察Ru-Ⅱ用于生物硫醇时间分辨发光检测可行性的基础上,将其成功用于人血清中生物硫醇总含量的测定,及活细胞与大型蚤体内生物硫醇的磷光成像测定。该探针的研究结果为细胞器靶向钌(Ⅱ)配合物磷光探针的设计及其在时间分辨发光生化测定中的应用提供了有很好参考意义的研究策略。
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