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用于过氧亚硝酸盐检测的磷光铱配合物及其纳米探针的设计、制备与生物应用研究

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专用术语注释表

第一章绪论

1.1引言

1.2生物成像技术简介

1.2.1共聚焦激光扫描显微镜

1.2.2时间分辨光学成像技术

1.3RONSS研究进展

1.3.1RONSS简介

1.3.2小分子荧光探针在RONSS检测中的应用

1.3.3小分子磷光探针在RONSS检测中的应用

1.3.4功能化纳米硅球在RONSS检测中的应用

1.3.5过氧亚硝酸盐检测研究进展

1.4本文设计思路

第二章 用于检测ONOO-的磷光铱配合物的制备与应用研究

2.1实验部分

2.1.1实验试剂和药品

2.1.2实验仪器和方法

2.1.3铱配合物磷光探针的合成路线

2.2结果与讨论

2.2.1磷光探针的合成与表征

2.2.2磷光探针光物理性质研究

2.2.3Ir1和Ir1*理论研究

2.2.4Ir1对过氧亚硝酸盐检测性研究

2.2.5Ir1离子选择性研究

2.2.6MALDI-TOF-MS和ESI分析

2.2.7细胞共聚焦成像及共聚焦寿命成像(PLIM)分析

2.2.8Ir1细胞毒性研究(MTT)

2.3本章小结

第三章 用于比率法检测ONOO-的纳米探针的制备与应用研究

3.1实验部分

3.1.1实验试剂和药品

3.1.2实验仪器和方法

3.1.3有机无机杂化纳米硅球的制备路线

3.2结果与讨论

3.2.1纳米探针MSN-ONOO的合成

3.2.2纳米探针MSN-ONOO的形貌和结构分析

3.2.3纳米探针MSN-ONOO光物理性质研究

3.2.4纳米探针MSN-ONOO对ONOO-的检测性能研究

3.2.5纳米探针MSN-ONOO稳定性研究

3.2.6纳米探针MSN-ONOO在细胞中检测ONOO-的性能研究

3.2.7纳米探针MSN-ONOO在斑马鱼中检测ONOO-的性能研究

3.2.8纳米探针MSN-ONOO用于小鼠炎症模型研究

3.3本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

附录1 部分化合物1H NMR、13C NMR、质谱

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

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摘要

活性氧、活性氮和活性硫物种(RONSS)在很多生理过程中扮演着重要角色,但其具有两面性,适量RONSS在一些正常生理过程中不可或缺,而缺少或过量RONSS则会导致一些生理疾病。在众多RONSS物种中,过氧亚硝酸盐(ONOO-)是一种活泼的生物氧化剂。在生理条件下其半衰期很短,与很多生理疾病的发生有着密不可分的联系。开发对ONOO-具有高选择性和灵敏度及水分散性好的生物探针对认识ONOO-在生理疾病中的作用机理非常重要。目前报导的用于检测ONOO-的材料大多为小分子荧光探针,利用与ONOO-特异性作用后探针结构、电子云密度及发光性质的改变来实现对ONOO-的检测。但是大多数荧光探针存在着光漂白、荧光寿命短、量子效率低等问题,无法在细胞及活体中实现对过氧亚硝酸盐的准确检测。本论文中,设计、合成了一类含苯硼酸酯结构的磷光铱配合物,研究了其在ONOO-检测方面的应用。另外,通过有机-无机杂化制备了一种具有双发射且生物相容性好的纳米探针,利用共聚焦成像和时间分辨技术研究其在ONOO-检测方面的应用。主要内容如下: 首先,基于对ONOO-具有特异性响应的苯硼酸酯结构,设计、合成了4个磷光铱配合物Ir1、Ir2、Ir3和Ir4。与过氧亚硝酸盐特异性响应后,磷光铱配合物配体结构改变,导致磷光发射强度明显减弱,磷光寿命也明显降低,其中Ir1检测性能最优。较传统小分子荧光探针,Ir1具有量子效率高、磷光寿命长等优点,通过共聚焦成像和时间分辨技术实现了对细胞内ONOO-的特异性检测。 其次,通过共价键引入参比配合物Ir3*-Si,再通过物理吸附引入对ONOO-特异性响应的磷光探针Ir1,制备了可用于比率法检测ONOO-的纳米探针MSN-ONOO。该纳米探针粒径在50nm左右,分散均匀。通过共聚焦成像和时间分辨技术证明其可以用于细胞、斑马鱼中ONOO-的特异性检测。更进一步的,建立了活鼠炎症模型,并将MSN-ONOO应用于检测小鼠炎症组织产生的ONOO-,成功实现了在活体中对ONOO-的特异性检测。

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