杂环类DNA双光子发光探针的构筑及应用研究

本项目旨在以芴或咔唑衍生物为母体，将咔唑、芴酮、苯胺等电子给体或电子受体基团组装在分子结构中，构筑新颖的杂环类双光子发光探针。以稳态荧光光谱、时间分辨荧光光谱考察其光物理和光化学特性，包括电荷转移机理、单/双光子激发荧光/磷光特性等，揭示化合物发光特性与构效之间的关系。同时筛选出发光效率高、性能优良的化合物作为发光探针，以键合前后单双光子光谱参数的变化,研究化合物与各种DNA的相互作用，从热力学和动力学角度研究其作用机理，并结合量子化学方法建立探针与DNA的相互作用模型，从而开发出选择性好、生物损伤小、灵敏度高的单/双光子发光探针，建立双光子发光探针与DNA相互作用的新方法，为其进一步应用于临床医学提供重要的理论依据。

已报道的双光子荧光化合物的π共轭桥大多为含芳香环的单双键交替的共轭体系,由于单双键交替结构的易变性(例如顺反异构)而难以获得理想的分子平面性。本项目以芴或咔唑为共轭桥，芴酮、咔唑等基团为端基，合成表征了十余种新型有机电荷转移化合物。芴基与咔唑为非常好的近理想平面(其平面性甚至优于二苯乙烯基), 分子的平面性有了根本的改观. 芴的2 ,7 位以及9 位具有很好的可修饰性,在2 ,7 位引入不同的电子给受体得到不同性质的光功能化合物。本项目合成了一系列具有强蓝色荧光发射的芴或咔唑衍生物,并着重考察了它们的结构特点和双光子激发的上转换荧光性质.研究了化合物与DNA相互作用和作用机理。这些化合物具有良好的平面结构，较大的共轭体系；荧光发射性能优良，生物相溶性较好；具有较强的分子内电荷转移特性，较大的双光子吸收。以相应激发波长激发，此类杂环化合物均在525-590 nm附近表现出有趣的双光子吸收。吸收截面在65.30~986.65 GM。与DNA作用后,TPA 截面大大提高。所合成的化合物作为DNA探针在生物检测方面具有较大的穿透纵深和较小的光损伤等特点，具有良好的应用前景.