罗丹明荧光探针的设计

一种硅基罗丹明一氧化氮荧光探针及其制备方法和应用一、技术领域本发明涉及一种硅基罗丹明一氧化氮荧光探针及其制备方法和应用，属于生物医学分析领域。

二、背景技术荧光探针是一种具有特殊吸光性质的探针，可用来定量检测特定分子或细胞结构、活动，它可将微量检测结果以可视化的信号报告给人们。

随着生物分子荧光技术和细胞图像分析技术的深入研究及不断发展，荧光探针越来越被用于诊断，研究和检测生物活动，诸如仿生标志物研究，蛋白质组学等。

目前，发展出来的荧光探针大多数是有机探针，例如罗丹明特有的探针，其检测效率一般较差。

因此，研发高效的探针一直是研究热点，高效的探针有助于更快更准确的检测。

三、发明内容本发明的目的在于提供一种硅基罗丹明一氧化氮荧光探针及其制备方法和应用，以解决目前探针效率较差的问题。

本发明提供的硅基罗丹明一氧化氮荧光探针，其特性如下：（1）改进罗丹明探针介质。

传统的罗丹明探针是采用高分子介质封装银，导致其吸收效果不够理想；本发明提供的探针采用硅（Si）介质封装银，硅是一种低价易得的金属材料，可有效提高探针的检测效率，更适合于检测微量物质。

（2）采用一氧化氮荧光探针。

传统的荧光探针基本上是采用芬络甲酮，由于有毒性，影响探针灵敏度；本发明提供的探针替代芬络甲酮，采用一氧化氮（NO），以避免毒性，提高检测灵敏度。

四、实施方式本发明提供的硅基罗丹明一氧化氮荧光探针的制备方法如下：a.首先，准备一定量的溶液样品，其中包括银，即AgNO3；b.然后，将硅（Si）纳米粒子也加入溶液中，并将其搅拌一段时间直至混合均匀；c.之后，加入一氧化氮（NO）到混合溶液中，再搅拌均匀；d.最后，将混合溶液加热至适当温度，直至有应力感应现象发生，形成硅基罗丹明一氧化氮荧光探针。

五、应用本发明提供的硅基罗丹明一氧化氮荧光探针可广泛用于生物仿生标志物研究，蛋白质组学，活性氧检测等检测领域，大大提升检测效率和精准性，使相关技术得到有效发展。

罗丹明荧光探针的设计、合成及光谱研究【摘要】：罗丹明类荧光染料具有独特的结构特性和突出的光物理性质,即在螺环状态下表现为非颜色和非荧光性质,而与客体分子作用生成其开环结构后表现为明显的颜色变化和荧光释放特性。

将反应位点与罗丹明生色团相结合,设计出大量的基于罗丹明衍生物的荧光探针,不仅能够运用于识别传感阳离子,而且能用于阴离子、活性氧物质和中性分子的传感识别。

本论文在总结前人工作的基础上,设计开发了四个基于罗丹明衍生物的荧光探针：罗丹明—吡啶甲酰肼衍生物、罗丹明—水杨甲酰肼衍生物、罗丹明—萘酰亚胺衍生物和罗丹明—吡啶腙衍生物。

通过客体与探针分子作用后产生的独特光谱变化,采用荧光发射和紫外—可见光谱详细地研究了其传感性能,主要研究内容如下：将罗丹明和吡啶甲酰肼相结合得到了探针分子2-1,不仅能够通过与Cu2+的配位作用实现了在水溶液中对Cu2+的高选择性和高灵敏性的检测,而且利用C1O能定向氧化甲酰肼基团实现了对ClO的识别传感。

实验结果表明,在乙腈/Tris-HC1(pH=7.0)缓冲溶液中,探针2-1与Cu2+形成了1：1的络合物并且结合常数为1.79×106M-1(R2=0.994),具有非常高的检测限(1nM)。

在甲醇/Na2B407-NaOH(pH=12.0)缓冲溶液中对C1O-也显示出了很好的识别性能,其检测限可以达到1nM。

相比于其它已经报道的Cu2+或C1O-荧光探针,这是第一个能在一个小分子中同时检测这两种离子的化学传感器。

采用荧光”turn-on”策略来设计罗丹明铜离子配合物的CN-荧光传感器是非常困难的。

因为氰离子会将配合物中的Cu2+取代,生成没有颜色也没有荧光的罗丹明关环结构。

将做为发色团的罗丹明B与水杨甲酰肼相连,我们设计合成了一个能够通过配位模式,导致荧光释放来传感识别氰离子的荧光探针3-1。

化合物先与Cu2+发生配位作用并导致了明显的紫外吸收光谱变化,其与Cu2+的结合常数为1.7×107M-1。

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究.1分子荧光产生的原理当用紫外或可见光照射某些物质时，这些物质吸收某种波长的光后会发射出波长和强度各不相同的光线，当停止照射后，这种红光也随之消失，这种光被称为荧光汇1.2〕。

对荧光产生原理和条件直到十世纪中期才弄清楚。

GorgeGStokes在1852年详细考察了奎宁和叶绿素的荧光后，首先确定和报告了他们的荧光波长总比激发波长要长。

他还研究了荧光强度和荧光物质浓度的关系，发现在高浓度时荧光会淬灭，他也发现荧光可以被外部物质淬灭，从而建议利用荧光达到检测的目的。

由AlexanderJabfonski在1935年提出的荧光产生的过程图，常被称为Jabfonski图131(见图 1.1)。

通常情况下，荧光试剂分子处于基态，吸收光后，试剂分子的电子被激发而处于激发态，基态和激发态都有单重态和三重态两种类型。

S为电子自旋量子数的代数和，其数值为O或1。

S为O时，Fig.1.1JalllonskidiagramforaPhotolu刀。

刃。

eseentsystem分子内轨道中的所有电子自旋配对，自旋方向相反，此时分子处于单线态，大多数有机物分子的基态是处于单线态。

分子吸收光能后，电子越迁到高能级，电子自旋方向不变，此时分子处于激发单重态。

S。

，51，52，.…，表示分子的基态和第一，第二，…，激发单重态，能量由低到高。

如果处于基态单重态的有机物分子的电子在跃迁过程中伴随有电子自旋方向的变化，在激发态分子轨道中就有两个自旋不配对的电子，此时S=l，表明分子处于激发态的三重态，用T表示，Tl，T:分别表示三重态的第一第二激发态，分子中的电子从基态S0跃迁到激发态51，52，比较容易发生，进行很快(10飞)，而从基态单重态到激发三重态不易发生。

高能量的单重态激发态分子(如S:)可以与其它同类分子或溶剂分子碰撞通过内转换回到激发态的最低能级51，这一过程为10一，25，处于激发态最低能级的分子寿命一般为10礴一10一ss，它们会放出光子返回基态，这时产生的光就是荧光。

罗丹明类铜离子荧光探针的合成及其应用研究罗丹明（Rhodamine）类铜离子（Cu2+）荧光探针是一类特殊的荧光探针，其通常与结构相似的有机染料相结合，能够精确检测微量金属离子。

近年来，随着生物传感技术和生物医学技术的发展，研究人员们对于罗丹明类铜离子荧光探针的合成及其应用愈加关注。

罗丹明类铜离子荧光探针在合成中能够获得更好的荧光性能。

基本上，其合成需要一类特殊罗丹明染料，一类铜离子和一类有机溶剂。

获得的染料溶液能够有效检测目标金属离子，从而指示特定反应的发生。

此外，罗丹明类铜离子荧光探针的合成过程可以调节，使其可以用来检测不同的金属离子。

罗丹明类铜离子荧光探针的应用非常广泛，其可以用来检测金属离子浓度，如锌、铅、铜、铬和铁，以及检测DNA杂交反应等。

此外，它也可以用于定量检测，如检测酵素活性，检查抗菌素等。

由于其良好的灵敏度，可用于药物浓度检测，还可用于肿瘤检测和早期诊断，这可以极大地提高人体健康安全。

此外，罗丹明类铜离子荧光探针的应用还正在不断发展，已经利用合成的探针研究铜离子和有机溶剂之间的相互作用，以便改进灵敏度和特异性。

研究工作还进一步了解了罗丹明类铜离子荧光探针在高灵敏度检测、高选择性检测及活性采样中的应用。

总之，罗丹明类铜离子荧光探针的合成及其应用的研究提供了一种可靠的技术来检测金属离子及其相关物质，其应用范围及功能也在不断扩大，其可以检测到十分微量的金属离子，及其重要的生物医学应用也日益丰富，以期实现更精准的检测。

因此，罗丹明类铜离子荧光探针的应用对社会和经济的发展有着极其重要的意义，未来还需要对其合成过程和应用进行更深入的研究，以期将其开发出更加完善的功能来促进人类健康安全。

综上所述，罗丹明类铜离子荧光探针的合成及其应用研究给社会带来了巨大的价值，未来仍有许多可借鉴的研究思路，有望为人类社会提供更安全的环境。

罗丹明类金属离子探针的设计、合成与研究金属离子的检测在环境保护,生物化学和分析化学领域非常重要。

荧光探针由于具有灵敏度高、操作简单、成本低、能实现金属离子的实时监测并且不要求复杂的仪器和样品制备等优势,成为一种检测金属离子的有力手段。

罗丹明类荧光染料由于具有较长的吸收和发射波长,非常高的量子产率,很大的消光系数以及对光稳定等良好的光谱性质而经常被用于荧光标记试剂和染料激光源。

而且,许多罗丹明衍生物具有开环和闭环两种形式。

这两种形式具有不同的荧光性质,其闭环形式一般无色,而其开环形式具有很强的荧光。

因此,罗丹明类化合物经常被用于设计合成荧光探针。

本文设计合成罗丹明类金属离子荧光探针L1-L3。

探针L1对Hg2+具有很高的选择性和灵敏度,探针L2和L3用于检测Fe3+。

我们通过罗丹明B酰肼与香豆素-3-异硫氰酸酯反应合成了探针L1。

探针L1在在CH3OH/Tris-HCl (0.010mol·L-1, v:v=8:2, pH=7.0)缓冲溶液中对Hg2+具有很高的选择性和灵敏度。

加入Hg2+后,探针L1在560nm左右出现很强的紫外-可见光吸收峰,颜色由无色变成紫红色。

探针L1在592nm处出现很强的荧光发射峰。

利用Benesi-Hildebrand方程和Job法证明探针L1与Hg2+的结合比是1：1,结合常数是3.04×104L·mol-1。

探针L1对Hg2+的最低检出限是7.67×10-6mol·L-1。

探针L2由罗丹明6G酰肼与乙二醛缩合制得。

探针L2在CH3CN/Tris-HCl(0.010mol·L-1, v:v=9:1,pH=7.00)缓冲溶液中对Fe3+离子显示出很高的选择性和灵敏度。

探针L2加入Fe3+后,在530nm处出现很强的紫外-可见光吸收峰,颜色由无色变成橙红色。

加入Fe3+后,探针L2在561nm处观察到很强的荧光发射峰。

基于罗丹明b的自旋标记荧光探针设计合成
及其在生物学中的应用
自旋标记荧光探针的出现，填补了生物学研究领域中的一个巨大
空白。

罗丹明b是一种结构简单、易于合成的化合物，也因此成为了
自旋标记荧光探针设计中的理想候选分子。

本文将介绍罗丹明b的自
旋标记荧光探针的设计、合成及其在生物学中的广泛应用。

一、自旋标记荧光探针设计
自旋标记荧光探针的设计要求化合物同时具备自旋标记和荧光标记，利用共振能量转移原理，荧光信号和自旋信号之间可以相互转换。

罗丹明b的两个苯环较为稳定，易于实现标记。

二、自旋标记荧光探针合成
自旋标记荧光探针的合成包括两个步骤：首先是将罗丹明b与柔
性体键的稠环结构相连，得到自旋标记链；接着是将自旋标记链和荧
光标记分子结合，在此过程中需要考虑到长度和柔韧性的平衡。

三、自旋标记荧光探针在生物学中的应用
自旋标记荧光探针已成功应用于生物学研究中，包括细胞成像、
药物作用研究、酶活性检测等方面。

其中，自旋标记荧光探针在蛋白
质药物作用研究中的应用更是备受瞩目。

自旋标记荧光探针可以通过
手术方式直接注射至细胞内，利用荧光显微镜非侵入式成像技术实现
对细胞内分子运动状态的观测，大大提高了研究效率。

如此一来，自旋标记荧光探针为生物学研究提供了全新的思路和研究工具。

结语：
自旋标记荧光探针的出现，开创了生物学研究领域中新的方向，为科学家们提供了全新的思路和研究工具。

未来，我们相信自旋标记荧光探针必将在生物学研究领域中发挥更加重要的作用，带来更多的新思路和技术突破。

专利名称：罗丹明类荧光探针的制备方法及其检测有机自由基方法
专利类型：发明专利
发明人：姚秋丽
申请号：CN202110006674.2
申请日：20210105
公开号：CN112480139B
公开日：
20220419
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种罗丹明类酰胺衍生物的合成及其作为荧光探针应用于有机自由基中间体检测的方法。

本发明分为两个步骤，步骤一：以罗丹明B和胺的衍生物在HBTU作用下通过分步投料的方式可高效率地合成罗丹明的酰胺衍生物；步骤二：将步骤一合成的罗丹明酰胺类衍生物加入到有机自由基反应溶液当中，在肉眼下可观察到颜色较浅的有机自由基中间体溶液颜色变为粉红至深红色，也可在荧光分光光度计测试下可观察到罗丹明类荧光探针在添加前后溶液荧光强度数量级地递增变化。

该方法可高效率、低成本、操作简便地合成罗丹明酰胺类荧光探针，并且这些荧光探针可对有机自由基进行高灵敏地实时监控。

和以往的方法相比具有十分显著的优势。

申请人：遵义医科大学
地址：563000 贵州省遵义市大连路201号
国籍：CN
代理机构：遵义市冈鸿专利代理事务所(普通合伙)
代理人：陈源鸿
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