具有双光子结构特征的荧光受体的合成及其在生物分析中的应用

具有双光子吸收特性的有机发光材料在荧光显微和成像研究中突显卓越的应用前景。此类发光分子因其激发和发射波长长的特点，既可减少激发光对生物组织的灼伤，又可避免生物背景的干扰；同时还具有共聚焦效应，可降低荧光漂白作用。生物体中的重要细胞参数如ATP、PPi、Ca2+ 和Zn2+ 等物质浓度的变化直接表明生物体代谢正常与否。然而，具有双光子吸光特性且能与上述生物活性微粒具有特异性结合的荧光探针研究并不多。为此本项目拟设计合成系列具有双光子吸收特性的共轭二苯乙烯类主体分子，在优选发光配体基础之上，嫁接可与金属阳离子（如Zn2+ 和Ca2+）和阴离子相结合的识别基团及易与蛋白质和DNA作用的功能基团，探讨其作用机理，建立相关的分析体系。此类发光主体可采用单光子荧光和双光子荧光技术应用于生物分析中，目前用于阴离子和生物大分子的识别传感的研究鲜见报导。故本项目的研究工作具有理论价值和应用前景。

依据任务书，合成可用于分子识别的生色和发光主体，主要包括有机发光化合物以及被有机配体修饰的无机纳米材料的发光/生色主体，用于重金属离子(如Pb2+、Ni2+、Cd2+、Ag+、Cu2+)、阴离子（如F-、S2-、NO2-）及重要的生物分子如糖、蛋白质、DNA等微粒的识别，取得了较好的研究结果。具体工作如下：.1、苯二烯衍生物的合成及应用.(1) 合成了两种二氰基取代二苯乙烯类衍生物，即2,5-二(4-羟基苯基乙烯基)对苯二甲腈、2,5-二[4-二-(2-吡啶甲基)氨基苯基乙烯基]对苯二甲腈, 运用紫外可见吸收光谱法和荧光光谱法研究了其与牛血清白蛋白的作用模式和机理。.（2）合成并研究了对苯二烯及对吡嗪二烯衍生物的发光性能，研究结果表明：苯二烯衍生物中CN置于苯环外较环内的发光体，其发射波长更长，而两端连接-NR2基团的发光体较-OH基团的发光体，其光谱红移更显著。此类化合物的发光波长和荧光量子产率都非常好，最大发射波长大于600 nm、量子产率均大于0.6，是一类性能优良的发光体，其分析应用的研究正在进行中。.(3) 合成了以均三嗪为中心的系列苯二烯衍生物，研究了配位体吡啶、噻吩、呋喃作为识别结合位点时对不同客体离子识别选择性和灵敏度的影响，建立了选择性识别Cu2+、Fe3+、Hg2+ 等离子识别体系，研究结果显示此类受体与金属离子结合时550 nm处出现了长波长的电荷转移吸收峰，可通过肉眼观查颜色变化判断配合物的形成。.2、席夫碱衍生物的合成及应用. 合成了系列希夫碱衍生物，旨在比较-C=C-和-C=NH-在电子传输过程中对荧光光谱及吸收光谱的差异，构建了以8-羟基喹啉和对二甲胺基苯甲酸为中心的苯硼酸希夫碱衍生物，建立了识别蛋白质、葡萄糖、DNA、金属离子和阴离子的识别体系。.3、功能化纳米微粒的修饰与应用. 依托本项目的研究，将优化的部分有机配体作为修饰剂，制备功能化的纳米材料。纳米材料主要为掺杂型量子点(如ZnS:Mn2+)、Ag纳米和Au纳米微粒等，建立了Pb2+, Ni2+,Hg2+,Cd2+和S2-等微粒的快速测定方法。. 上述研究已经发表正刊学术论文22篇，学术会议论文6篇。