高效FRET比率荧光传感体系构建及其在生物体内荧光成像应用

利用FRET技术设计可用于生物体内过渡金属及重金属离子快速、准确、高灵敏、高选择性、可视化检测的高效能量转移荧光探针是当前化学、生命科学及医学等学科交叉的一个重要研究方向。本项目拟在原有工作基础上，以激发和荧光发射均在长波长区的BODIPY（氟硼吡咯）为能量给体，更长波长的开环罗丹明为能量受体，罗丹明螺内酰胺独特结构为FRET"关-开"触发器，利用给体发射波谱和受体吸收波谱的良好有效重叠性，构建具有良好环境效应内在校正性的FRET比率型、可重复利用的铜离子荧光探针，结合激光共聚焦显微技术，研究活细胞等生物体内铜离子的浓度变化及分布；通过改变不同的连接（识别）基团的结构以发展其它过渡金属及重金属离子FRET比例型荧光探针并探索其在生物体内荧光成像应用。

开发可用于生物体内过渡金属及重金属离子快速、准确、高灵敏、高选择性、可视化检测的“关-开”型荧光探针是当前化学、生命科学及医学等学科交叉的一个重要研究方向。然而，目前报道的过渡金属及重金属离子类荧光探针或存在选择性不高、灵敏度不好、环境耐受能力差的缺点，或存在生物相容性不好的缺点，从而限制了其推广应用。本项目从提高荧光探针分子的灵敏度、选择性及生物相容性等性能出发，通过合理设计荧光分子结构、优化实验条件，以激发和荧光发射均在长波长区的罗丹明为荧光团，以罗丹明螺内酰胺独特结构为“关-开”触发器，构建了具有良好荧光响应性能且可重复利用的铜离子荧光增强型分子探针R101PL，结合荧光成像显微技术，研究了活细胞内铜离子的浓度变化。在此基础上，该项目通过改变不同的连接（识别）基团的结构，发展了四个荧光增强型汞离子探针（RBSH, R6GS, R101S 和 R101TSC）和两个荧光增强型次氯酸根探针（RBS 和 R101TSC），并全部用于活细胞内荧光成像研究用，取得了令人满意的结果。此外，该项目还发展了一个近红外铜离子荧光探针并成功用于实际水样检测。