基于介孔基质的金属离子比率荧光探针的构建

本项目拟以介孔氧化硅为固体基质，以荧光共振能量给受体染料为金属离子比率荧光探针的信号参比单元和报告单元，将参比单元引入介孔的孔壁、报告单元及金属离子受体单元引入介孔的孔道中，期望充分利用介孔的纳米尺寸效应，使信号参比和报告单元之间形成有效的荧光共振能量转移，并使金属离子通过与受体的络合与受体周围的信号报告单元发生作用，通过上述三个结构单元在介孔基质中的协同作用，对金属离子形成单波长激发、双波长发射的内参式的比率检测。该体系的优势在于一方面无需复杂的化学结构设计及合成，通过巧妙的空间排布即可实现金属离子的比率检测；另一方面可利用介孔材料巨大的比表面积提高金属离子周围荧光报告单元的浓度，从而降低金属离子的检测极限。本项目将系统研究介孔的结构性质与金属离子荧光检测性能的构效关系，建立基于介孔基质的金属离子痕量比率检测机制，为新型金属离子荧光探针的设计提供一种新颖的模型及相应的理论依据。

本项目以构建基于荧光介孔氧化硅纳米粒子的高灵敏度金属离子比率荧光探针为目标，通过合理安排和巧妙的空间排布，将探针分子的各个组成单元引入到介孔氧化硅纳米粒子的不同部位，利用后嫁接法或共缩聚法，成功制备多种具有规整形貌和尺寸的荧光纳米粒子以及基于这类粒子的高性能金属离子比率荧光探针，并对这些探针的性能进行了系统研究，研究成果如下所示：.(1) 在载体材料制备方面，首次制备了多彩周期性有机介孔氧化硅 (PMO) 荧光纳米粒子，填补了该类材料在相关领域的空白。该类纳米粒子具有规整的球形外观和尺寸，在荧光性能上可以实现单波长激发、多波长响应，且其表面极性连续可调；通过精细调控染料引入量及种类，该粒子可以实现对不同药物分子的同步释放及同种药物分子的异步释放。与此同时，该类表面极性连续可调的多彩荧光介孔氧化硅纳米粒子有望为疾病治疗方案和药物的筛选提供一种高效的多色荧光标记系统；.(2) 以介孔为载体，构建了高灵敏度的金属离子比率荧光探针，实现了荧光共振能量转移(FRET)型探针各组成单元之间的无共价连接自组装，填补了国内空白；.(3) 上述相关研究成果在J. Am. Chem. Soc., RSC. Adv. 以及Dyes and Pigments上发表，申请国内专利一项；.(4) 培养硕士研究生两名，博士研究生两名