基于阳离子型铱配合物的黏度荧光探针的设计合成及性质_陈曦.pdf

第 卷第期 年月淮阴师范学院学报（自然科学版）（）基于阳离子型铱配合物的黏度荧光探针的设计合成及性质陈曦，杜海灵，黄娜，胡磊，王慧（皖南医学院 药学院，安徽 芜湖 ）摘要：以乙基香兰素、，菲罗啉、苯基吡啶和三氯化铱为原料，设计合成了一种新型的基于阳离子型铱配合物的荧光探针（）用荧光光谱法研究了探针 对黏度的响应性质，结果表明探针 识别黏度具有专一性，其荧光强度可增强约 倍 由于探针 对细胞的毒性较低，可将其应用于细胞成像研究关键词：荧光探针；细胞黏度；铱配合物中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：安徽省自然科学基金青年项目（）；皖南医学院青年骨干人才资助项目（）；皖南医学院校中青年科研基金项目（）；安徽省大学生创新创业教育训练计划项目通信作者：王慧，副教授，博士，研究方向为荧光探针及生物传感引言在生物系统中，黏度在生命体的各种生理活动中起着重要作用，如物质间的相互作用、信号的传递等细胞内黏度的异常变化往往也与多种疾病（如肿瘤、阿尔兹海默症等）有着紧密的联系近些年新兴起的荧光探针技术具有操作简便、灵敏度高、现象明显、生物相容性好等优势，已经被成功地用于监测生物体内黏度的变化但目前大多数的黏度荧光探针都是基于有机分子进行设计合成，过渡金属离子类的黏度荧光探针却鲜见报道 在诸多过渡金属配合物中，阳离子型铱配合物因其高的光热稳定性、高的发光效率、配合物发光颜色容易通过配体调节等特点，已经发展成为近十几年来一类非常重要的金属配合物发光材料，在众多领域中也被广泛应用，如化学传感、生物成像、有机发光二极管等因此，设计合成对黏度专一性响应的阳离子型铱配合物有着重要的应用价值，邻菲啰啉配体是一类重要的有机中间体，具有良好的刚性平面、较强的螯合能力和结构易修饰等特性，其衍生物已在 探针、离子探针、抗肿瘤药物、非线性光学材料等领域得到了广泛应用本文以邻菲啰啉为母体，设计合成了一种阳离子型的铱配合物探针 （图），研究了探针 对黏度的响应性质及其在细胞成像中的应用图探针 的合成DOI:10.16119/ki.issn1671-6876.2023.01.013实验部分 试剂与仪器仪器：型核磁共振仪（为内标）；型紫外分光光度计；型荧光分光度计；型酶标仪；徕卡 型激光共聚焦显微成像系统；型傅里叶变换红外光谱仪（溴化钾压片）试剂：乙基香兰素（）；，菲罗啉（）；苯基吡啶（）；三氯化铱水合物（）；其他试剂均为分析纯，来源于上海阿拉丁试剂有限公司 探针 的合成配体和中间体 的合成参见文献 氩气保护和避光条件下，在三口烧瓶中依次加入配体（，）、中间体（，）和二氯甲烷甲醇的混合溶剂（），在 下反应 后，加入 （，）继续反应，反应结束后，减压除去大部分溶剂，经硅胶柱层析分离提纯，展开剂为二氯甲烷甲醇（），得橙黄色固体 （，）（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，），（，）（，）：，结果与讨论 线性光学性质首先将探针 配制成浓度为 的母液，溶剂为二甲基亚砜选取种极性不同的溶剂（苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、二甲基亚砜和 缓冲溶液）作为测试溶液，将探针稀释至，测试探针 在不同极性溶剂中的紫外可见吸收光谱和荧光光谱，实验结果如图所示 从图 中可以看出，除了 以外，在其他不同极性的溶液中，探针 的吸收光谱没有发生明显的变化 探针 在 之间表现出较强的高能吸收带，且摩尔吸收系数大于，可归属于配体内自旋允许的跃迁，而在 之间的吸收峰较弱，可归属于自旋轨道耦合产生的以配体为中心的跃迁和混合的单线态和三线态特质的金属配体电荷转移（和 ）以 为激发波长，狭缝宽度均为 ，电压为 ，测试了探针 在不同溶剂的荧光光谱由图 可知，探针 的发射峰位于 左右，且其最大发射峰在不同的溶剂中没有发生明显的变化图探针 在不同极性溶剂中的紫外可见吸收光谱（）和荧光光谱（）淮阴师范学院学报（自然科学版）第 卷 黏度响应测试为探究探针 对黏度的响应性质，测试了探针 在不同体积比的水甘油体系中的荧光光谱配置一系列含有不同体积分数的甘油溶液（，），然后等量的探针 溶液，使探针的终浓度为 如图 所示，在 激发波长下，探针 的荧光强度随着黏度增强而增强，且其荧光强度增强约 倍，这种现象可解释为分子中存在碳碳单键，在低黏度体系中碳碳单键可自由旋转，消耗了激发能，所以荧光强度较；当分子处于高黏度体系时，碳碳单键的旋转受到限制，分子中的发光基团之间形态的改变受到抑制，使消耗的能量降低，从而使得分子的荧光强度增强 结合图 和 可知，探针 在乙腈中的荧光强度比其他溶剂稍高，荧光强度数值约为 左右，而探针 在甘油中的荧光强度数值约为 左右，说明探针 对溶液黏度的变化敏感性较高，受溶剂化干扰较小此外，根据 方程，拟合了探针 的荧光强度的对数与黏度对数之间的线性关系，如图 所示，二者之间具有较好的线性关系，其线性方程为 （）（），说明探针 可用于黏度的定量检测细胞的内部环境十分复杂，它包含很多生物大分子和氨基酸等多种分析物，当探针进入到细胞以后，有可能会受到这些分析物的影响，所以在进行细胞应用之前，考察了这些分析物对探针 的荧光光谱的影响，其中探针 的浓度为，其他分析物的浓度为 ，实验结果见图 和图 在相同的测试条件下，发现探针 在甘油中的荧光强度较高，而在其他分析物存在下探针的荧光强度几乎没有发生变化，说明探针 的荧光强度不受细胞内分析物的干扰，可将其用于细胞内黏度的检测图（）探针 在不同比例的甘油混合溶液中的荧光光谱；（）探针 的荧光强度的对数与溶液黏度的对数之间的线性关系；（）探针 与不同分析物作用前后的荧光光谱图；（）探针 与不同分析物作用后的荧光光谱强度柱状图 细胞毒性测试和细胞成像实验采用 方法测试了探针 的细胞毒性 以人肝癌细胞（细胞）为研究对象，将不同浓度第期陈曦，等：基于阳离子型铱配合物的黏度荧光探针的设计合成及性质研的探针 溶液与细胞共培养 后，按照文献方法处理后，用酶标仪测量 处各个孔的吸光度值，计算结果如图所示，当探针的浓度为 时，细胞存活率仍在 以上，说明探针 具有较高的细胞存活率，可用于细胞成像研究图不同浓度的探针 与 细胞作用后的细胞存活率图将可传代的 细胞接种于共聚焦小皿中，待细胞密度涨至 时，进行如下两组实验：）将 探针 溶液与 细胞共培养 ；）先用制霉菌素（）作用细胞，然后加入 的探针 溶液，继续培养 ；全部培养结束后，用 洗涤遍，用激光共聚焦显微镜观察探针 在无制霉菌素的 细胞和有制霉菌素的 细胞中的激光共聚焦显微成像图如图所示，探针 在未用制霉菌素的 细胞中仅表现出微弱的荧光，而且制霉菌素处理后的细胞中展现出较强的荧光信号，且荧光信号主要来源于细胞质区域，这种现象可解释为细胞用制霉菌素处理后，可使细胞内的黏度升高，当探针进入到细胞后，由于细胞内黏度增加，使得探针中的单键旋转受到抑制，所以导致荧光增强该实验结果表明，探针 可用于检测细胞内黏度的变化图探针 在无制霉菌素的 细胞和有制霉菌素的 细胞中的激光共聚焦显微成像图结论设计合成了一种新型的基于阳离子型铱配合物的黏度荧光探针 ，利用荧光光谱，系统研究了探针 对黏度的响应性质，包括选择性实验、干扰性实验等结果表明探针 的荧光强度随着溶液黏度的增加显著增强，且不受其他分析物的干扰，其荧光强度的对数和溶液浓度的对数之间呈现出较好的线性关系细胞实验结果表明探针 具有较高的细胞存活率，可检测用制霉菌素处理 细胞后细胞内的黏度变化情况本研究可以为后期设计基于铱配合物的黏度荧光探针提供了实验依据参考文献：，：淮阴师范学院学报（自然科学版）第 卷 ，：，（）：，：，（）：，（），：，（）：，：崔运成，王家军，邻菲罗啉类配体修饰的研究进展吉林师范大学学报，（）：，（），：，（），（）：，（），：，：，：蔡丰泽，徐永玲，周乐，等一种红光发射的黏度荧光探针应用化学，（）：，（，）：，：；责任编辑：蒋海龙第期陈曦，等：基于阳离子型铱配合物的黏度荧光探针的设计合成及性质研