新型罗丹明类近红外重金属离子荧光探针的设计、合成及在细胞成像中的应用研究

本项目一方面拟以商品化的荧光染料罗丹明为结构模型，通过将其氧杂蒽环中的苯环用萘环取代和引入适当的官能团，合成共轭体系扩大，发射波长大于650nm，具有良好水溶性和细胞穿透性的新型近红外罗丹明类荧光染料；通过紫外和荧光光谱，研究结构与光学性能的关系，并研究其合成工艺。另一方面，在此基础上设计合成新型的用于识别重金属离子的近红外荧光探针，实现对不同环境中重金属离子的选择性识别。同时，利用激光共聚焦荧光成像技术，实现细胞内重金属离子的实时在线检测，研究其在细胞内的浓度分布和变化。本研究工作可以发展新型的近红外荧光染料和重金属离子近红外荧光探针，实现细胞内重金属离子无损、快速、可视化检测。该项目的研究，将有助于建立检测生物体内重金属离子的新方法体系，具有重要的理论和实际应用价值。

本项目的主要研究目标是发展基于罗丹明骨架的近红外荧光染料以及荧光探针，实现对重金属离子等客体的检测和生物成像研究。在项目研究过程中主要开展了三部分工作，取得了丰富的研究结果，达到了预期的研究目标。. 第一部分工作是设计合成了基于KETO酸和吲哚、联苯酚和香豆素的类罗丹明染料衍生物，并对这些化合物的光谱性能进行了研究。结果显示部分化合物的发射波长与罗丹明类似。第二部分工作是合成了两个近红外染料，这两种染料在不同的pH下，显示不同的紫外光谱和颜色，可以作为pH指示剂，具有商品化的应用前景。第三部分工作是合成了二十五个基于罗丹明B、罗丹明6G和荧光素等荧光染料的荧光探针，并通过紫外光谱、荧光光谱，对这些化合物对金属离子以及其它客体的识别性能进行了详细的研究。此外，还通过激光共聚焦荧光成像等技术研究了这些荧光探针在细胞成像中的应用。对识别的机理也进行了探讨研究。研究结果表明三个探针对重金属离子汞离子有响应，其中一个具有很好的识别性能。四个荧光探针对次氯酸有很好的识别作用。四个探针对铁离子具有很好的识别作用。两个荧光探针对铜离子有很好的识别作用。一个荧光探针对铝离子具有很好的识别作用。一个荧光探针对锌离子具有很好的识别作用。两个荧光探针对氰根离子具有很好的识别作用。一个荧光探针对磷酸二氢根具有很好的识别作用。一个荧光探针对醋酸根具有很好的识别作用。两个荧光探针对pH值具有很好的响应。一个荧光探针对谷胱甘肽具有很好的识别作用。部分探针可用于细胞内客体的快速、可视化荧光成像检测，具有良好的应用前景。