基于吩噻嗪衍生物荧光探针的合成及细胞成像应用

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荧光探针由于其操作的高灵敏度、快速响应、便捷低成本、实时监测等优点被广泛应用与环境污染物检测、生物分子和离子识别等领域。然而现有荧光探针存在Stokes位移小、水相溶解性差、ACQ现象以及细胞膜的穿透性差等问题,这些问题限制了其在生物领域的进一步的应用。鉴此,本文合成了吩噻嗪绕丹宁及吩噻嗪喹啉阳离子型荧光探针,探究其光学性能以及其识别检测阴离子的性能,并用于细胞的生物成像。鉴于氰化物的广泛应用和剧毒性,本文设计合成一种新颖的基于吩噻嗪和绕丹宁的荧光探针PTZCN,采用核磁共振氢谱和碳谱、红外光谱、质谱表征其结构,发现PTZCN探针具有TICT现象和AIE效应,且其Stokes位移高达209 nm,能在近乎纯水的溶液中检测识别CN~-离子,发射波长为689 nm,检出限为94.18 n M,远低于WHO规定的饮用水中最高限度(1.9μM)。Job曲线得出CN~-和探针PTZCN的结合比为1:1,核磁氢谱表明CN~-通过攻击乙烯基上的双键破坏分子的共轭结构和分子内电荷转移(ICT),导致荧光淬灭。此外,探针PTZCN可制备成探针试纸用于水体中CN~-的检测,而且也能用于He La细胞质成像。次氯酸根离子作为一种重要的活性氧物种,在人体生命活动中如衰老和免疫系统中起着至关重要的作用,次氯酸根含量的失调会造成炎症反应和心血管等多种病症。本文以吩噻嗪作为富电子供电子基团,阳离子喹啉鎓盐作为吸电子基团,设计出一种“turn-on”效应的荧光探针,经过红外光谱、核磁共振波谱、质谱表征探针结构。探针PTZQL在几乎纯水的体系中在较大p H范围(p H=6-10)能特异性识别Cl O~-,具有快速的响应时间(t=20s),检测限为34.4 n M。质谱分析发现次氯酸根能氧化吩噻嗪基团上的硫成亚砜结构和分子中的双键,破坏分子的共轭结构,裂解成醛基结构产物,使得探针荧光增强,表现为荧光“turn-on”效应。探针PTZQL具有良好的细胞穿透性和低毒性,能用于细胞的外源性次氯酸根成像。
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