用于细胞内低水平浓度活性氧自由基成像的近红外铱配合物功能纳米探针的设计、合成及应用

In this project, near-infrared phosphorescent probes of cyclometalated iridium complexes will be synthesized by properly designing ligands and introducing specific recognition group owing to their advantageous photophysical properties, such as the high luminescence efficiency, the tunable excitation and emission wavelength over the whole visible and near-infrared range, and relatively long lifetimes. Also, functional nanoprobes based on these complexes will be constructed using strategies of embedding, covalent bonding and template synthesis. New Methods for reactive oxygen radical detection with high selectivity and high sensitivity will be established and applied to visualize reactive oxygen radical in living cells. At the same time, close relation between reactive oxygen radical and the processes of physiological and pathological will be explored, and expected to supply new technology and new method for reactive oxygen radical levels related duration tracking and early diagnosis of major diseases.

本项目以设计高灵敏度成像探针为出发点，基于环金属Ir(III)配合物量子效率高、发光寿命长及发光波长在整个可见及近红外区域可调等光物理特征，通过合理设计配体结构、引入特异性识别基团，合成近红外环金属Ir(III)配合物磷光探针；并基于纳米材料信号放大、易修饰的特点，将Ir(III)配合物识别分子通过包埋、共价键合、模板合成等方式与纳米材料进行组装，构建功能化纳米探针；建立高选择性、高灵敏度检测活性氧自由基的新方法并将其应用于活细胞的可视化成像，探索细胞内活性氧自由基水平与生理、病理过程的密切关系，以期为与活性氧自由基水平相关的重大疾病的早期诊断及病程追踪提供新原理、新方法，具有重要的科学意义。

本项目开展了光电功能环金属配合物的设计、合成及在生化分析中应用的相关研究。通过合理设计配体结构、引入特异性识别基团，合成了系列环金属Ir(III)配合物磷光探针用于过氧化氢的检测，且相对于其它的ROS具有良好的选择性。该探针在可见光区域被激发，对生物组织的损伤比较小，首次报道了基于Ir(III)配合物的磷光探针用于ROS的检测。设计合成了基于Ir(III)配合物的新型光电扦插探针并用于构建生物传感对DNA进行检测，结合杂交链式反应的放大作用，该非标记、无酶的传感器检测限低至9.0 fmol L−1，且表现了良好的选择性和重现性。该研究工作对光电领域开拓了一类新型的易合成、空气稳定且性质可调的光电材料。在国家自然科学基金的资助下，已发表 SCI 收录论文 6 篇，培养6名硕士专业人才，获2012年度山东高等学校优秀科研成果自然科学类一等奖1项。