基于环糊精的荧光化学传感器研究

本项目旨在通过衍生化环糊精构建系列荧光化学传感器。主要内容包括：①主要选择香豆素类或喹啉类荧光团与环糊精通过共价键合或超分子作用，构建水溶性良好、在可见光区检测金属离子的荧光传感器。环糊精不但可以通过包合作用改变荧光团的微环境从而改善其光物理性能，而且可以通过在环糊精上引入适当的配体或包合具有配位功能的客体分子，来提高传感器识别部件对底物的结合常数和识别性能。②通过环糊精衍生物的金属配合物构建具有对映选择功能的荧光传感器。许多手性分子既有可以被环糊精包合的疏水部分，又有可以与金属离子配位的基团，如：芳香族氨基酸。因此，环糊精的金属配合物可以对这些手性分子进行多点识别，具有较高的选择性，可能实现手性识别。③通过分子自组装的方法构建基于环糊精的传感器。通过分子自组装使环糊精的疏水空腔处于聚集体的表面，这些具有大表面积的微粒可以捕获某些气态有机分子，实现对空气中有机物的检测。

对生理活动或生态环境具有重要意义的金属离子的分析检测研究近年来备受关注，一种快速、方便、低成本的金属离子检测方法对于测定细胞中金属离子水平和有效预防重金属污染意义非凡。荧光传感法具有灵敏度高、特异性强、方便快捷的特点，当荧光波长在可见光区时，只要使用简单的玻璃容器和一盏紫外灯就可以对样品完成在线快速检测。本课题设计合成了系列性能优异的金属离子荧光化学传感器。主要包括以下几方面的内容：. 1. 一般来说，待检金属离子样品都是其水溶液，与有机溶剂或有机-水混合溶剂中金属离子的检测相比，水溶液中（不含有机溶剂）金属离子的检测更加方便快捷、更加适合细跑中金属离子的成像研究。因此，我们设计、合成了系列水溶性荧光传感分子，并实现了纯水中某些金属离子（如：锌、铝和汞离子）的荧光检测；. 2. 一些金属离子在生命过程中具有非常重要的功能，如铜是非常重要的生物辅酶，锌广泛参与细胞生长、基因转录、神经传递等各种重要生命过程。而某些重金属离子具有极强的毒性，如铅可以严重影响儿童的生长发育，镉可以致癌，有机汞是臭名昭著的神经毒素。因此, 这些离子的检测对生命健康、环境保护和医学科学都具有非常重要的意义。本项目合成了锌、铜、汞、镉、铅和铝离子等具有重要生理功能的金属离子荧光探针，并实现了活细胞中部分金属离子（铝、铜、汞离子）荧光成像；. 3. 基于荧光共振能量转移的化学传感过程在结合金属离子前后分别发射不同波长的荧光，可以通过这两个不同波长荧光发射的强度比来更加准确地测定金属离子，同时可以更加直观方便地裸眼判断金属离子的存在。我们重点进行了以罗丹明为能量受体、基于荧光共振能量转移的比率荧光探针的研究，实现了对汞离子的比率检测。