近红外发光过渡-稀土混金属配合物探针用于细胞内活性小分子检测的研究

This study intends to carry out the research on near-infrared (NIR) nano-fluorescent probes for imaging small bioactive molecules in living cells. The transition metal-lanthanide NIR nano-fluorescent probes with desired stability, high efficiency and low toxicity were designed based on the especial luminescent properties of rare-earth compounds due to their special electronic configurations. These configurations enable unique sensitization of transition-metal ions to the lanthanide complexes, high catalytic activity and adjustability to the organic ligands. The NIR nano-fluorescent probes combined with confocal microscopy images were applied in bioimaging living cells through specific reactions and electron migrations. The proposed study may offer new methods to understand the metabolism and physiological activities in human body to set up novel ways for rehabilitation dynamic testing and individualized treatment.

本课题拟采用过渡金属离子对稀土配合物的敏化作用、稀土离子的特殊近红外荧光性能以及有机配体高催化活性和可调性，设计合成稳定、高效、低毒的过渡-稀土混金属近红外纳米荧光探针，与生物成像技术相结合，通过与活性小分子特异性反应实现细胞内活性物种可视化检测，从而帮助人们了解生物体新陈代谢及其他生理活动研究，并希望通过对一些特异性小分子浓度变化的实时监测实现跟踪监测疾病治疗效果，为实现康复动力检测和个性化治疗提供新方法。

选用 8-羟基喹啉的衍生物 5-(4-o-hydroxybenzylidene)-8-hydroxylquinoline 为配体及具有发光性能的 Tb3+、 Dy3+、 Ho3+的乙酰丙酮盐，采用加热搅拌法设计并合成出了 3个稀土配合物；通过 X-射线单晶衍射仪测试其结构。根据结构解析，该 3个稀土配合物是同构的，基本结构单元为稀土四核簇。并对其进行了元素分析和 X-射线粉末衍射测试。结果表明这 3个配合物表现出了高的相纯度。冠醚修饰的超分子具有宏观温度敏感的相变行为。冠醚衍生物是获得热响应性材料的一种新兴策略。本文通过在金属配位作用驱动的自组装体系中引入冠醚衍生物B21C7-构筑了一种热/阴离子双重刺激响应性超分子材料(II)。其中B21C7-的引入使得材料具有良好的LCST行为，高度灵敏的相分离和优异可逆性。通过利用金属配位键的动态特点，加入卤素等多种阴离子可破坏动态的金属配位键，形成新的化合物。因此，超分子II对卤素等多种阴离子敏感。这一研究为构筑新型功能性材料提供了理论基础。