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光响应荧光分子的合成及其分子组装和细胞成像研究认领

作者：

贾添

学位授予单位：

河北师范大学

摘要：

由于较高的致死率,肿瘤严重威胁着人类生命健康。目前,手术仍是肿瘤的主要治疗手段。其中,高效区分病变组织和健康组织是手术过程中面临的严峻挑战之一,因为过多或过少切除组织对病人康复均会造成影响。因此,开发区分正常组织和病变组织的手段是解决上述问题的必要途径。针对这一目标,本文设计了一种可激活的新型荧光探针,可以实现精准成像,为开发高信噪比识别肿瘤组织提供了一种新的策略。主要内容如下:1.设计合成了3-亚甲基-2-(喹啉-8-基)异吲哚-1-酮(MQIO),在溶液、聚集体以及晶体中通过非侵入性的光照远程操控实现了其从单斜相向三斜相的转变。在此基础上进一步通过对分子的修饰改造,成功合成了几种MQIQ衍生物并在荧光成像穿透性、响应性、对比度和稳定性方面得到了进一步提升。该工作为制备优异性能的荧光分子探针奠定了基础。2.基于MQIO核心单元的高转动能垒能够限制分子的振动和转动能量损失,我们通过结构工程化设计合成了一种新型扭曲式D-A型荧光分子。该分子以TPA基团作为供体,减弱了羰基的吸电子作用,增强了分子内电荷转移(ICT);分子内氢键稳定了激发态的构象;光刺激后MQIO中C-N单键旋转形成的扭曲结构,抑制了固体中的π-π堆积,从而具有双态、高发射效率、在极性溶剂中最大限度地减少猝灭的特性。另外,得益于抗溶剂效应,该分子的量子产率不受溶剂极性的影响,且在任何浓度下均能很好高效地实现生物成像。3.通过将靶向肽(RGD)、氢键肽(KLVFF)和光响应的MQIO衍生物M1有效结合,设计合成了一种光激活形态转换的荧光探针M1-pep。在光照下,M1分子发生C-N单键的旋转,从而快速拉近KLVFF组装片段中氢键的距离,使得该荧光探针从分散的纳米粒子快速转变成纤维网络,从而不易被生物体代谢,同时荧光的开启也实现了对病变细胞的精准成像,且具有较高的信噪比,为肿瘤的切除手术提供了有效策略。

摘要译文

关键词：

超分子化学; 激活型荧光探针; 分子自组装; 细胞成像

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

有机化学

导师：

孙贺略王浩

中图分类号：

O657.3[光化学分析法（光谱分析法）⑨];O641.3[分子间的相互作用、超分子化学];R318[生物医学工程]

学科分类号：

070302[分析化学];070306[化学生物学];081704[应用化学];081706[分子化工];070304[物理化学];080404[生物医学仪器及技术];083101[健康医学工程];083104[生物材料与组织工程]

D O I：

10.27110/d.cnki.ghsfu.2022.000890