长波长、高水溶性、靶向型ONOO-荧光检测体系的精确构筑及构效关系研究

Peroxynitrite (ONOO-) is a highly active nitrogen free radical, but the fluorescence probes related to this matter still have defects such as poor water solubility, weak target and short emission wavelength.. To solve the crucial problems of water-soluble, targeted, specific recognition of fluorescent probe, the project based on the composition of long wavelength fluorescence monomer (phenyl-aminophenol of armor is to identify groups modification long wavelength rhodamine derivatives), water soluble monomer (methyl acrylamide) and the targeted monomer (triphenylphosphine), using RAFT controlled polymerization method to construct the ONOO- model of fluorescent probe. This method reveals function fluorescent probes to construct new mechanism, rich theory of fluorescent probe. Though the changing of the structure of functional monomer, combined with the aspects of research results of fluorescence detection, analogous calculation approaches, visualization endogenous and exogenous ONOO- of fluorescence detection in the cells and rats, the precise construction of multi-function fluorescent probes, the effective regulation of performance and structure-performance relation are defined to lay a theoretical and technical foundation for the orientation design and construction of novel molecular fluorescence probes.

过氧化亚硝基阴离子(Peroxynitrite，ONOO-)是一种超高活性的氮自由基，但有关该物质检测的荧光探针仍存在发射波长短、靶向性弱、水溶性差等缺陷。 . 本项目针对如何功能构筑兼具有长波长、功能靶向性、水溶性好的ONOO-荧光探针分子的基本问题，以苯基-对甲氨基酚为识别基团修饰长波长罗丹明衍生物组成长波长荧光单体，三苯基膦为靶向性单体，甲基丙烯酰胺为水溶性单体，采用RAFT可控聚合方法，构筑具有长波长基团、水溶性基团、靶向识别基的高分子探针模型，该方法揭示功能荧光探针构筑的新机制、丰富荧光探针的理论。通过变化功能单体结构，结合荧光性能检测、模拟计算、细胞及大鼠中内源性、外源性ONOO-荧光共聚焦成像等多方面研究结果，明确多功能荧光探针的精确构筑、性能的有效调控及结构-性能关系，为新型分子荧光探针的定向设计、构筑奠定理论和技术基础。

构建复杂生物及环境体系检测的荧光分子探针，是功能分子设计合成研究领域的热点，且具挑战性。本项目旨在采用以苯基-对甲氨基酚为识别基团修饰长波长罗丹明衍生物为长波长荧光单体，三苯基膦为靶向性单体，甲基丙烯酰胺为水溶性单体，采用RAFT可控聚合方法，构建具有长波长基团、水溶性基团、靶向识别基的荧光探针模型，并将其应用于生物体中内源性、外源性ONOO-的定向检测。项目按计划进行并完成预定研究任务。在项目研究执行过程中，我们提出了两种功能化拓展策略：其一是在理论计算DFT的引导下，依托罗丹明的氧杂蒽结构引入苯并噻唑基团，构建比率荧光母体，再进行官能团化修饰，合成具有高选择性的比率荧光探针，用于金属离子及生物活性分子的检测。其二是为更好的增强探针的水溶性，采用一步水热法制备高水溶性的碳点探针，将其应用于金属离子或阴离子的检测。. 本项目完成了计划所提出的长波长、高水溶性、靶向型ONOO-荧光检测体系的精确构筑及构效关系研究，通过变化功能单体结构，结合荧光性能检测和模拟计算，明确多功能荧光探针的精确构筑、性能的有效调控及结构-性能关系。利用细胞及大鼠中内源性、外源性活性分子的荧光共聚焦成像等多方面研究结果，拓展其在环境与生物学体系应用性能的转化推广，为复杂结构功能化合物的设计与定向合成提供了新思路和新方法。