以DNA荧光检测为目标的高发光量子效率荧光探针和双光子荧光探针研究

在发光分子和材料的电子结构和发光机理研究基础上，通过分子设计合成得到在水溶液中具有高发光量子效率的荧光分子和双光子吸收荧光分子。利用连接基团将荧光分子与特定的核苷酸相连接，根据被检测靶分子核酸链中碱基序列结构，通过DNA合成，制备得到具有荧光标识的检测核酸链，用于荧光原位杂交法(FISH)和分子信标法(Molecular beacon)对靶分子DNA的检测。通过对光物理过程的研究并对分子结构进行修饰，提高荧光分子的发光量子效率，减少光照下的副反应发生，降低在FISH或分子信标检测过程中激发光对荧光标记分子（基团）的破坏。通过将双光子吸收荧光标识引入到检测核酸链中，将有效避免检测过程中的背景干扰。通过对荧光发光分子（基团）的性质、连接基团的长短及其性质、连接方式的综合研究，提高荧光修饰核苷酸在构成检测核酸链时的上载率，提高检测的灵敏度，为研发具有自主知识产权的DNA荧光检测试剂提供实验依据。

本项目的核心工作是设计合成得到具有高荧光量子效率的有机发光分子，并且将该有机发光分子作为荧光探针与核酸相连，得到具有高发光量子效率的核酸衍生物，利用FISH方法或分子信标技术，将该分子引入到DNA链中，从而实现对特定疾病的诊断。在项目执行过程中，设计并合成得到了两种具有高发光量子效率的有机分子，包括DODIPY类分子和三芳基硼类分子。这两类化合物都具有很高的荧光量子效率，并且具有较好的热稳定性和光稳定性。成功地将BODIPY分子作为发光基团通过桥连与核酸dUTP链接，得到了目标化合物。利用FISH方法进行DNA杂交实验，实现了对肺癌致病DNA的荧光标记。