基于1,8-萘酰亚胺金属配合物的阴离子荧光探针及其生物学应用

With the developments of fluorescence detection and its relevent techniques, the recoginition towards some of the important anions, such as F-, CN- and PPi, has been an active research area in recent few years. However, in the research work of anion-selective fluorescence sensors, some unavoidable problems of low sensitivity, the interference from the anions with simiar structures and the poor solubility in 100% aqueous system are still obvious. Meanwhile, some of the fluorescent sensing are still based on one-way output, and related signals are very weak. Therefor，we plan to develop water-soluble fluorescent chemsensors based on 1,8-naphthalimide-metal complexes, which could show high sensitivity and high selectivity with a very low detection limit in the aqeous system. Moreover, we plan to sythesize 6-8 ratiometric and recycling fluorecent 1,8- naphthalimide-metal complexes, which could present higher sensitivity by multi-way signals output. Some of the complexes with good properities up will be picked up and be introduced on the surface of SiO2-based nanophase materials to explore their application as the new nano materials. Based on the single-cell imaging, the fluorescence sensing of the whole organism will be explored to promote the development of anion-selective fluorescence imaging and fluorescence analysis.

利用荧光检测技术实现对生命体具有重要影响的阴离子（F-，CN-，PPi）进行识别研究已成为近期研究的热点。然而，目前在识别这些阴离子的荧光探针研究中，普遍存在灵敏度低、结构相似阴离子间干扰严重、不能实现100%水环境检测及信号单一导致信号表现偏弱等问题。鉴于此，本项目着眼设计基于萘酰亚胺金属配合物的水溶性阴离子荧光传感器以实现探针分子在水相测试体系中专一性强、灵敏度高、检测极限低等目标。项目计划开发6-8种比率型及循环型阴离子荧光传感器，在传统单一信号表达的基础上，实现多信号渠道输出，使荧光检测更加专一、灵敏。筛选性能优良的萘酰亚胺金属配合物探针，将其负载在硅基纳米材料表面，制作纳米荧光探针材料，拓展此系列探针的材料化应用。深入开展该系列荧光探针的生物学应用研究，在体外单细胞成像的基础上，实现全生物体体内荧光成像检测，推动阴离子荧光成像及荧光分析法研究的进一步发展。

本项目拟利用1,8-萘酰亚胺荧光团开展对阴离子的荧光探针研究，并将探针应用于细胞及生物活体的荧光成像研究。本研究项目按照研究计划进行，设计合成了一系列1,8-萘酰亚胺化合物，探索了这些化合物作为荧光探针的识别检测能力和荧光成像性质。随着研究的深入，我们发现仅仅利用1,8-萘酰亚胺荧光团设计阴离子检测荧光探针具有一定的局限性，因而我们对研究计划进行了一些调整。我们利用其它一些性能优良的荧光团，开展了一系列阴离子荧光探针的研究，取得了良好的研究结果。值得指出的是，我们对磷酸根（Pi）阴离子的检测取得了一系列研究成果，成功将它们应用于检测活体细胞和活体中的内源性和外源性Pi离子。在完成预定研究目标同时，我们还对研究内容进行了丰富和扩展。我们尝试利用其它的荧光团，设计合成了一些检测重要金属离子和中性小分子的荧光探针。在项目执行期间，我们撰写了检测F-离子的荧光传感器的综述性文章（Chem. Rev., 2014, 114, 5511-5571.）。在该基金项目承担执行期间，共发表SCI收录论文19篇。