香豆素-半花菁结构的BOB系列荧光探针分子内生色团相互作用机理研究

The coumarin-hemicyanine fluorescent probes with remarkable properties have been used to detect intracellular small molecules and ions, however, the excited state dynamics processes are still unclear because of their complex molecular structures. In this project, a series of coumarin-hemicyanine (BOB) fluorescent probes will be designed and synthesized with various structures, in order to study the intramolecular energy transfer, charge transfer and photo-isomerization processes. The present research will reveal molecular structure dependent intramolecular interaction mechanisms between chromophores within these fluorescent probes and summarize spectral features for different applications, e.g. high sensitivity micro-viscosity or polarity detection etc. Our results will play an important role in understanding of the photophysical properties of the functionalized fluorescent probes and stimulate their wide applications in biolabeling and cell detection. In addition, this work will provide inspiration for the improvement and development of novel fluorescent probes.

性能优良的香豆素-半花菁结构的荧光探针被用于细胞内小分子和离子的检测，但是因为分子结构的复杂性，关于其激发态动力学的机理并不清楚。本项目设计合成具有不同结构变化规律的BOB系列荧光探针，研究分子内可能存在的激发态能量转移，电荷转移以及异构化过程，揭示BOB系列荧光探针分子结构相关的分子内生色团相互作用的机理，并总结这一类荧光探针分子对不同应用背景（微粘度探测，极性环境探测，H2S等传感应用）的光谱变化特征。研究结果对于制备和合理利用这种功能化优异的荧光探针分子有重要的指导作用，有助于其在生物标记、细胞检测等方面的广泛应用，对改进和发展新型的荧光探针分子提供启发。

利用分子扭转和荧光过程的寿命差异，设计合成了含有C=C双键的双光子荧光探针咔唑衍生物(CZ-BT)，可在细胞中对G4 DNA特异性识别和成像。该探针响应迅速、检出限低至15.6 nM，并且由于采用双光子激发，CZ-BT可有效避免生物背景荧光的干扰。本工作为开发高效的G4 DNA荧光探针提供了有效的帮助。.合成了具有推拉电子结构的三重态光敏剂BDP，其能够发生分子内电荷转移，强极性溶剂对BDP的ICT态具有溶剂化稳定作用，导致BDP的ICT态能量降低，进而引起T1态能量降低，使得BDP的单线态氧产量下降。本工作对光敏剂的设计、合成有重要的指导作用，并为研究极性对光敏剂的影响提供了有效的方法。