文献类型：学位论文

中文题名：苯并吡喃酮类荧光探针的设计合成及中药材中离子检测和生物成像研究

作者：韩明明[1];

第一作者：韩明明

机构：[1]甘肃中医药大学;

第一机构：甘肃中医药大学

导师：施小宁;甘肃中医药大学|谢永强;甘肃中医药大学

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：Cu2+;CN-;Hg2+;中药材;荧光探针

年份：2023

摘要：2001年我国正式加入世界贸易组织（WTO）,中医药作为我国民族产业之一,也参与到国际贸易进程中。中药材作为中医药产业的物质基础,其离子残存不仅会影响用药安全和临床疗效,而且也成为了限制中药材出口的主要因素。因此,如何监控中药材中残存离子及其含量,使其被世界各国认可,已成为中医药产业面临的重要课题。目前已有的检测方法尽管具有准确度高和灵敏度好等优势,但是这些技术普遍存在成本高、仪器操作复杂及无法实现现场快速检测的壁垒,因此建立一种简便、快捷地检测中药材中有害残存离子方法意义重大。 荧光探针因具有操作简单、设备价格经济、性能稳定及可对内源性物质实时检测等优势,已经成为中药材残存离子检测的研究热点。基于此,本论文通过综述近年来荧光探针对Cu2+、Fe3+、Hg2+、Cd2+、CN-、S-、F-的检测报道中发现:（1）大多检测阴阳离子的小分子荧光探针基本没有应用于中药中离子的检测,而偏向于前期荧光性质和常规样品应用的研究;（2）报道的探针分子的识别应用研究基本停留在体外实验,对于活体内的研究还需加强探索。鉴于此,本论文以中药材中残存离子检测与胃癌细胞成像研究为主线,利用苯并吡喃酮特殊荧光性质,引入具有聚集诱导发光（AIE）特性的2-（4-硝基苯基）呋喃并且利用萘二甲酰亚胺推-拉共轭电子体系,设计并制备了三种荧光探针用于中药材常见残留有害离子的检测。具体研究内容如下: 1.以2-羟基-萘甲醛为原料,引入2-硝基苯呋喃合成了苯并吡喃酮功能化荧光探针Q3,成功实现中药材中的Cu2+离子的检测。向含有DMSO/HEPES（6:4,v/v）(p H=7.0)（6:4,v/v）的Q3溶液中加入不同的阳离子,只有Cu2+的加入导致其荧光猝灭,同时在365 nm紫外线分析仪下观察到加了Cu2+的溶液,荧光颜色变淡。探针Q3在荧光条件下对Cu2+的最低检测限为5.57×10-8 M,在紫外条件下对Cu2+的最低检测限1.4×10-6 M。同样条件下Q3-Cu2+的体系中加入多种不同阴离子,只有CN-的加入荧光发生蓝移。相应的,在365 nm紫外线分析仪下观察到其溶液荧光颜色加深。CN-的最低检测限分别为1.8×10-6 M和1.3×10-6 M。以荧光强度为定量指标,Q3-Cu2+体系的荧光随着Cu2+浓度的增加荧光减弱,结果表明Cu2+的浓度在1.0×10-6-6.0×10-6M范围内与探针Q3呈现良好的线性关系（R2=0.99408）,将该探针应用于五种中药材中Cu2+的分析检测,加标回收实验发现,回收率在95%-110%,表明构建的荧光探针A3在中药材复杂基质中检测Cu2+具有良好的准确性和应用前景。此外,还成功实现了探针在活细胞中对Cu2+、CN-的有效检测。 2.以2-羟基-萘甲醛为原料,通过引入萘酰亚胺合成苯并吡喃酮功能化的荧光探针Z3,实现了对苦杏仁中CN-的检测。向（DMSO:H2O=6:4,v/v）的Z3溶液中分别加入14种不同的阴离子,只有CN-的加入使得Z3在发射波长453 nm(λex=346nm)处的荧光减弱,探针Z3对CN-的最低检测限（LOD）为9.14×10-6 M。以荧光强度为定量指标,Z3的荧光随着CN-的浓度的增加而减弱,结果表明CN-的浓度在2.0×10-5到4.0×10-5M范围内与探针Z3呈现良好的线性关系（R2=0.9995）,将该探针用于苦杏仁中CN-的分析,加标回收率在95%-110%,相对标准偏差（RSD=2.451）。此外,还成功实现了探针在活细胞中对CN-的有效检测,表明构建的荧光探针Z3在实际样品检测中具有良好的的应用潜力。 3.以2-羟基-萘甲醛为原料,合成苯并吡喃酮功能化荧光探针A3,向（CH3CN:H2O=1:9,v/v）的A3溶液中分别加入13种不同的阳离子,只有Hg2+和Fe3+的加入分别使得A3在发射波长436 nm(λex=362 nm)处的荧光增强和减弱,探针A3对Hg2+和Fe3+的最低检测限（LOD）分别为2.21×10-6M和2.99×10-6M。有趣的是以为主体连续识别阳离子时,发现I-的加入使溶液在发射波长436 nm(λex=362 nm)处荧光减弱并产生沉淀。此外,Hg2+和Fe3+的加入,在激发波长365 nm紫外灯下,荧光加深和变淡裸眼可见,其他阳离子无此现象;以荧光强度为定量指标,A3-Hg2+体系的荧光随着Hg2+的浓度的增加荧光增强,结果表明Hg2+的浓度在1.0×10-5-5.0×10-5 M范围内与探针A3呈现良好的线性关系（R2=0.9954）,将该探针应用于大黄、甘草、党参、当归和黄芪中Hg2+的分析测定。此外,还成功实现了探针在活细胞中对CN-的有效检测。上述结果表明构建的荧光探针A3在实际样品检测中具有一定的应用潜力。