罗丹明荧光探针的设计、合成及光谱研究
细胞亚铁离子检测荧光探针
细胞亚铁离子检测荧光探针1. 引言1.1 细胞亚铁离子的重要性细胞亚铁离子是细胞内的重要离子之一，它在细胞代谢、氧气传递、DNA合成和抗氧化等生理过程中扮演着关键的角色。
细胞亚铁离子的正常水平对细胞的正常功能和健康至关重要，而过量或不足的细胞亚铁离子则可能导致一系列疾病和病理情况的发生。
通过对细胞亚铁离子的准确、实时监测，可以帮助科研人员和医生更好地了解细胞内亚铁离子在不同生理和病理状态下的变化，为疾病的早期诊断和治疗提供重要依据。
研究和发展新型的细胞亚铁离子检测荧光探针具有重要意义，将为医学和生物学领域带来新的突破和进展。
1.2 荧光探针在细胞亚铁离子检测中的应用荧光探针具有高灵敏度、良好的选择性和快速反应等优点，能够实时监测细胞内的亚铁离子含量变化，并具有较高的空间分辨率。
通过设计合成具有特定结构的荧光探针，可以实现对细胞内亚铁离子的高效检测。
荧光探针还可以通过荧光图像技术直观地展示亚铁离子在细胞内的分布和浓度变化，为研究者提供了重要的信息。
在细胞亚铁离子检测中，荧光探针的应用不仅可以帮助研究者理解细胞内亚铁离子在生理和病理过程中的作用机制，还可以为相关疾病的诊断和治疗提供重要依据。
荧光探针在细胞亚铁离子检测中发挥着不可替代的作用，对于推动细胞生物学和临床医学研究具有重要意义。
2. 正文2.1 荧光探针的设计原理荧光探针是一种可以用来检测特定分子或离子的化学物质，其设计原理主要基于分子的荧光特性。
在设计荧光探针时，需要考虑到目标分子的特性，如大小、电荷、亲疏水性等，以及探针分子的结构和荧光基团的选择。
荧光探针通常由一个探测部分和一个荧光部分组成。
探测部分可以选择具有亲和力的基团，使其能与目标分子发生特异性的相互作用，并激发荧光信号。
荧光基团的选择也非常关键，常见的荧光基团包括荧光素、罗丹明、铝酞菁等，它们具有不同的荧光性质和敏感性。
通过精心设计荧光探针的结构和组分，可以实现对细胞内亚铁离子的高灵敏度检测，并对其浓度变化进行实时监测。
罗丹明紫外可见吸收实验
实验一标准曲线法测定罗丹明B的含量
1．实验目的
（1）了解紫外-可见分光光度计的结构及使用方法。
（2）掌握标准曲线法定量分析的技术，了解紫外可见光谱法进行纯组分定量分析的全过程。
（3）掌握不同浓度的配制和样品含量的计算。
2．实验原理
紫外可见定量分析的依据是Lamber-Beer定律。
3．仪器与试剂
仪器：紫外分光光度计，移液管，吸耳球，微量注射器。
试剂：罗丹明B溶液。
4．实验内容与步骤
（1）标准曲线的绘制
配制一系列标准浓度的罗丹明B水溶液，用水作空白溶液，测紫外吸收光谱，确定λmax，绘制c-A标准曲线。
（罗丹明B原液浓度1.000mM）
（2）未知罗丹明B溶液的紫外可见光谱
以水为空白溶液，测未知罗丹明B溶液的的紫外可见吸收光谱。
5．数据处理
（1）制作标准曲线。
（2）根据未知罗丹明B溶液在λmax的A，在标准曲线上查浓度。
6. 实验报告
(10,15,20,25,30)uL+3.5mLH2O。
铜离子荧光探针的制备原理
铜离子荧光探针是一种用于检测铜离子浓度的荧光分子。
其制备原理主要包括以下几个步骤：
1. 选择荧光基团：荧光基团是荧光探针的重要组成部分，它能够吸收光能并发出荧光信号。
常用的荧光基团包括荧光素、罗丹明等。
2. 设计分子结构：根据铜离子与荧光基团之间的相互作用机制，设计出具有特定结构的分子。
这些分子通常包含一个或多个配体，用于与铜离子结合。
3. 合成分子：通过有机合成的方法，将荧光基团和配体连接在一起，得到所需的荧光探针分子。
4. 优化性能：对合成出的荧光探针进行优化，以提高其灵敏度、选择性和稳定性等性能指标。
这可以通过改变分子结构、调整合成条件等方式实现。
5. 验证效果：使用标准样品对所制备的荧光探针进行验证，以确定其是否能够准确地检测铜离子浓度。
如果效果不理想，可以进一步优化分子结构和合成方法。
总之，铜离子荧光探针的制备原理是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素，如荧光基团的选择、分子结构的设计、合成条件的优化等。
只有经过不断的实验和改进，才能得到一种高效、灵敏、稳定的铜离子荧光探针。
分子荧光法测定罗丹明b的含量实验报告
分子荧光法测定罗丹明b的含量实验报告
一、实验原理
罗丹明B在水中是强的荧光物质，并且在低浓度时，荧光强度与罗丹明B浓度呈正比:
I=kc
基此，测定一系列已如浓度的罗丹明B的荧光强度，然后以荧光强度对罗丹明B浓度作标准曲线，再测定未知浓度罗丹明B的荧光强度，把它代入标准曲线方程求出其浓度。
二、仪器与试剂
1.仪器
RF-5301PC分子荧光分光光度计;200 mL的容量瓶12支，2 mL 的吸量管12支，250 mL烧杯12个。
2.试剂
1xl0*+gmL'的罗丹明B储备液。
三、实验步骤
1.标准溶液的配制
取11只200 mL的容量瓶分别加入1x104 g:mL'的罗丹明B储备
液0，0.20,0.40,0.60,0.80,1.00，1.20，1.40，1.60，1.80，2.00 mL，用水稀释至刻度，摇匀。
2.绘制发射光谱
激发波长固定在556nm,在500-700nm范围内扫描荧光发射光谱。
3.绘制标准曲线
荧光发射波长固定在640nm处，从发射光谱上取系列标准溶液的荧光发射强度。
4.未知试样的测定
在标准系列溶液同样条件下，测定未知样品的荧光发射强度。
5.绘制荧光强度Ir对罗丹明B溶液浓度c的标准曲线，并由标准曲线求算未知试样的浓度。
一种pH响应的荧光探针的合成与表征
一种pH响应的荧光探针的合成与表征摘要苝是一类具有强烈荧光的芳香化合物，它具有优异的化学稳定性、光电性质，受到人们的广泛关注，以苝酰亚胺为发光中心，以PEO链为增溶基团，可以合成一种水溶性荧光染料。
本文具体内容如下：在酰胺位上接入了具有水溶性的树状多肽PEO链的基础上，将苝酰亚胺的海湾位置上再引入响应基团，最终合成了一种新型pH响应荧光探针。
并通过紫外、荧光分光光度计测定这种化合物的光谱性能。
关键词：苝酰亚胺；pH响应；荧光探针Synthesis and characterization of a pH-responsible fluorescentprobeAbstractPerylene is a kind of compound with a strong fluorescence, which received great attention for its remarkable chemical stability and optoelectronic properties. We can synthesize a water-soluble fluorescent probe without any responsiveness when the luminescence center is perylene and The PEO chain is a modified group.This paper shows that after inserting the PEO chain in the amide position, a modified group is inserted into the gulf position and we finally synthesize a pH-responsible fluorescent probe.In addition,we used UV and RF to characterize the spectral properties of the compound.Key Words: perylene; pH-responsible; fluorescent probe目录１前言1.1苝系荧光化合物 (1)1.1.1苝系荧光化合物概述 (1)1.1.2苝系荧光化合物应用 (1)1.1.3苝系荧光化合物的溶解性 (2)1.2pH荧光探针的发展 (3)1.3论文基本设计思路 (3)2实验部分2.1引言 (4)2.2主要试剂及仪器 (4)2.3实验步骤 (5)2.4结果讨论 (6)附图参考文献致谢１前言1.1苝系荧光化合物1.1.1苝系荧光化合物概述苝系化合物是一类有强烈荧光的芳香烃化合物，具有大的共轭π体系，苝四羧酸二酰亚胺母体分子（PDI）可以看作是两个萘分子单元组合后又连着一个酰亚胺，萘单元通过sp2杂化键合形成的一个大平面芳香体，而大的芳香体连着酐单元即是3，4，9，10-苝四羧酸二酐（简称苝酐）。
化学生物学荧光探针发光机理课件
H2O2的检测
中国科学: 化学 2012 年 第42卷 第12期 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Chem. Commun., 2003, 2728. 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Tetrahedron Letters 49 (2008) 3045–3048 Tetrahedron Letters 51 (2010) 1152–1154
细胞器靶向性的过氧化氢探针
SNAP-tag 来自烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移 酶(O6-alkylguanine-DNAalkyltransferase，hAGT)，该酶是一种 DNA修复蛋白，它的底物是一类苄基嘌呤 和嘧啶的衍生物，包括苄基鸟嘌呤
AGT
SNAP-tag
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010 ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
分子内电荷转移 ICT（ intramolecular charge transfer）
Tetrahedron ,69 ,2013, 1700 -1704
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
荧光共振能量转移 FRET（ fluorescence resonace energy transfer ）
• （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之 间的碰撞直径（有时甚至为70-100Å）；
• （3）能Ino量rg供. C体he与m.能20量13受, 5体2, 7还43必−须75以2 适当的方式排列。
具有荧光增强性能的罗丹明B衍生物的合成及其对汞离子的检测
本 低等 特点 ， 已经成 为 目前 检测 汞 离 子污 染 的重 要 手 段． 荧 光增 强 传 感 材料 可 减少 检 测 错误 ， 对 复杂体 系检 测准确 ， 可 同时用 多种检 测 物对不 同分析 物进 行 检测 ， 近几 年 来逐 渐 成 为 检测 汞离 子 的新 手 段 ］ ． 罗 丹 明类染 料 由于具 有摩 尔 吸 光率 大 、 水溶 性 好 、 荧光 量 子产率 高和 和发射波 长较 长等 特 点 ， 在 汞 离 子识 别 的领 域得 到 越 来越 广 泛 的 重视 ． 本 文 以罗丹 明 Ｂ为荧光 发色 团 ， 分别 引入 噻吩基 团和 苯环合 成 了荧 光化 学传 感 器 ２ 一 噻吩 甲醛
离子 进行 检测 的方 法有 原子 吸收 ／ 发射 光谱 法 、 电感 耦 合等 离 子质 谱法 、 电化 学方 法 及 化
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ８ — ０ ９； 修 回 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ９ ２ ３ ．
作者简 介：杨
博（ １ ９ ８ ５） ， 男， 主要从事新 型荧光传感 功能材 料的研究 ，Ｅｍａ ｉ ｌ ：１ ０ ９ ０ ９ ０ ４ ３ ＠ｂ ｉ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ； 吴文
二 者对 汞 离子的检 测 限 分 别为 ７ ． ８ ｎ ｍｏ ｌ ／ Ｌ和 １ ２ ． ５ ｎ ｍｏ ｌ ／ Ｉ ． 实验表 明 Ｒ ｈ Ｂ Ｔｈ
和 Ｒ ｈ Ｂ Ａｒ 对汞 离子 均具 有 良好 的灵敏度 和 选择性 ．
关 键 词： 汞 离子 检测 ；荧光 化 学传 感 器 ；罗丹明 Ｂ；荧光增 强 ；嗜硫
罗丹明b激发波长和发射波长
罗丹明b激发波长和发射波长
罗丹明B激发波长和发射波长
罗丹明B是一种广泛应用于细胞荧光显微镜技术的荧光染料，其激发
波长和发射波长是控制荧光显微成像的关键。
激发波长
罗丹明B的激发波长为约555纳米，也就是在这一波长的光照射下，
罗丹明B分子就会被激发并发出亮丽的荧光信号。
这一波长的光通常
由荧光显微镜中的汞弧灯或激光发生器产生，可以对荧光分子进行激发。
通过改变激发波长，可以控制荧光显微镜的成像深度和分辨率。
例如，在使用罗丹明B染色的活体细胞成像中，较短的激发波长可以提供更
好的空间分辨率，但也会导致较深的成像深度。
而较长的激发波长则
可以深入细胞组织成像，但分辨率会降低。
发射波长
罗丹明B的发射波长为约620纳米，也就是它在受到激发后发出的亮
丽荧光信号的波长。
这一波长的荧光信号可以被荧光显微镜中的荧光
探测器捕获和记录。
通过选择合适的发射滤光片，可以对罗丹明B的荧光信号进行进一步的筛选，以提高图像质量和信噪比。
使用较窄的发射滤光片可以减少背景噪声，提高信号的特异性。
结语
在现代细胞学和神经科学研究中，罗丹明B已成为了极其广泛的荧光染料，它的激发波长和发射波长的选择与调整对于成像质量和空间分辨率的提高至关重要。
同时，罗丹明B也为荧光显微成像的高效应用提供了正确而有力的技术支持。
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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。第一次培养出了罗丹明衍生物和铜离子络合产物的单晶,通过分析可以看出,两个水杨甲酰肼基团与两个Cu2+所形成的双铜中心近乎处于一个平面上,两个罗丹明基团处于垂直位置。由于化合物与Cu2+之间的强的配位作用和铜离子的强的荧光猝灭效应,我们将该配合物成功应用于CN-的识别。配合物3-1+Cu2+与氰离子的结合比为1：2,并且得到了高分辨质谱的证实。其对氰离子的检测限可以达到1.4×10-7M,远远低于世界卫生组织(WHO)对饮用水中氰离子含量不得超过1.9μM的规定。基于FRET机理,我们设计合成了一个基于罗丹明—萘酰亚胺的Hg2+比率荧光探针4-4。在甲醇／水=2/1(V/VpH=7.0,Tris-HCl,10mM)溶剂体系中探针能够和汞离子进行定量的1：1加汞脱硫反应,并进一步发生分子内成环反应而导致罗丹明开环结构,并释放出光信号。探针能够对Hg2+实现高效且具有高选择性的特异性识别,当主体浓度为0.1μM时,Hg2+浓度在0.030.08μM之间,汞离子浓度和荧光比值之间产生了良好的线性,说明探针对Hg2+浓度的检测可以在一个非常低的范围内进行。在单一分子中,同样条件下探针能够实现对不同物种的选择性识别,具有重要的实际应用价值。我们采用罗丹明肼毗啶腙化合物5-3,实现了在同一溶液中利用紫外可见光谱识别Cu2+,而通过明显的荧光增强来选 择性识别Fe3+。其与Cu2+的作用模式为两个探针分子结合一个铜离子,即按照2：1的化学计量比进行配位作用,结合常数为7.8×104M-2,并且这种结合是可逆进行的。探针在溶液中能够对1.76×10-9M的Fe3+进行检测,具有潜在的应用价值。【关键词】：罗丹明识别荧光探针紫外—可见/荧光光谱
【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2012 【分类号】：O621.3 【目录】：中文摘要14-16ABSTRACT16-19第一章综述19-571.1引言191.2荧光分子探针技术19-311.2.1荧光的产生19-201.2.2荧光化学传感器设计原理20-221.2.3荧光分子传感响应机制22-311.3罗丹明类荧光染料及其探针研究进展31-561.3.1罗丹明类荧光染料概述31-331.3.2罗丹明类Cu~(2+)荧光传感器33-371.3.3罗丹明类Hg~(2+)荧光传感器37-471.3.4罗丹明类Zn~(2+)荧光传感器47-481.3.5罗丹明类Fe~(3+)荧光传感器48-501.3.6罗丹明类其他金属离子荧光传感器50-531.3.7罗丹明类阴离子及活性氧物质荧光传感器53-561.4本论文研究工作的主要内容56-57第二章基于罗丹明B吡啶甲酰肼衍生物的Cu~(2+)和ClO~-荧光探针的研究57-762.1引言57-582.2仪器与试 剂58-592.2.1主要仪器582.2.2主要试剂58-592.3目标化合物的合成59-602.3.1化合物2-1的合成59-602.4目标化合物对Cu~(2+)的识别研究60-682.4.1pH对Cu~(2+)识别性能的影响60-612.4.2探针对Cu~(2+)识别紫外光谱性能及机理研究61-642.4.3探针对Cu~(2+)识别荧光光谱性能研究64-662.4.4探针对Cu~(2+)选择性和竞争性识别性能研究66-682.5目标化合物对ClO~-的识别研究68-752.5.1探针对ClO~-识别溶剂体系的筛选68-702.5.2探针对ClO~-的紫外光谱滴定研究702.5.3探针对C1O~-的荧光光谱滴定研究70-712.5.4探针对ClO~-选择性和竞争性识别性能研究71-722.5.5探针对ClO~-的检测限研究72-732.5.6探针对Cu~(2+)和ClO~-的颜色和荧光变化73-752.6本章小结75-76第三章基于罗丹明B-Cu(Ⅱ)配合物的荧光增强型氰离子化学传感器的设计合成76-993.1引言76-773.2仪器与试剂77-793.2.1主要仪器77-783.2.2主要试剂78-793.3目标化合物的合成793.3.1化合物3-1的合成793.4目标化合物的铜离子识别研究79-853.4.1化合物3-1的晶体研究79-813.4.2pH对Cu~(2+)识别性能的影响81-823.4.3时间对Cu~(2+)识别性能的影响823.4.4化合物3-1对Cu~(2+)的紫外吸收光谱滴定研究82-833.4.5探针对Cu~(2+)选择性和竞争性识别性能研究83-853.5探针对Cu~(2+)作用机理研究85-923.5.1化合物3-1对Cu~(2+)的晶体结构研究85-873.5.2化合物3-1对Cu~(2+)的JOB实验研究87-883.5.3化合物3-1对Cu~(2+)的质谱研究88-893.5.4化合物3-1对Cu~(2+)的结合常数的确定89-903.5.5化合物3-1对Cu~(2+)作用的红外光谱研究90-923.6配合物 3-1+Cu~(2+)与氰离子作用研究92-973.6.1配合物3-1+Cu~(2+)与氰离子作用动力学研究92-933.6.2配合物3-1+Cu~(2+)与氰离子作用荧光滴定实验研究93-943.6.3配合物3-1+Cu~(2+)与氰离子作用检测限研究943.6.4配合物3-1+Cu~(2+)与氰离子作用的选择性实验94-953.6.5配合物3-1+Cu~(2+)与氰离子作用的颜色和荧光变化95-963.6.6配合物3-1+Cu~(2+)与氰离子作用的机理研究96-973.7本章小结97-99第四章基于FRET机理的萘酰亚胺-罗丹明BHg~(2+)荧光比率探针99-1154.1引言99-1004.2仪器与试剂100-1014.2.1主要仪器100-1014.2.2主要试剂1014.3目标化合物的合成101-1044.3.1化合物4-2的合成1024.3.2化合物4-3的合成102-1034.3.3化合物4-4的合成1034.3.4化合物4-5的合成1034.3.5化合物4-6的合成103-1044.4目标化合物的汞离子识别研究104-1134.4.1pH对Hg~(2+)识别性能的影响1044.4.2时间对Hg~(2+)识别性能的影响104-1054.4.3探针4-4对汞离子的紫外吸收光谱滴定研究105-1064.4.4探针对Hg~(2+)紫外选择性和竞争性研究106-1074.4.5化合物4-4对Hg~(2+)的荧光光谱滴定研究107-1084.4.6探针对Hg~(2+)荧光选择性和竞争性研究108-1094.4.7探针对Hg~(2+)识别颜色及荧光变化109-1104.4.8探针对Hg~(2+)识别机理研究110-1114.4.9探针对Hg~(2+)识别FRET机理研究111-1134.5本章小结113-115第五章双通道检测Cu~(2+)和Fe~(3+)化学传感器的设计合成115-1275.1引言115-1165.2仪器与试剂1165.2.1主要仪器1165.2.2主要试剂1165.3目标化合物的合成116-1175.3.1合成方法1175.3.2主客体溶液配制1175.4目标化合物的 铜离子识别研究117-1225.4.1化合物5-3对铜离子的紫外吸收光谱滴定研究117-1185.4.2探针对Cu~(2+)选择性和竞争性识别性能研究118-1195.4.3探针对Cu~(2+)的检测限研究119-1205.4.4探针对Cu~(2+)作用的原理研究120-1225.5目标化合物的铁离子识别研究122-1255.5.1化合物5-3对铁离子的荧光发射光谱滴定研究122-1235.5.2探针对Fe~(3+)选择性和竞争性识别性能研究123-1245.5.3探针对Fe~(3+)的检测限研究124-1255.5.4探针对Cu~(2+)和Fe~(3+)识别颜色及荧光变化1255.6本章小结125-127第六章总结与展望127-1296.1论文工作总结127-1286.2工作展望128-129参考文献129-143攻读博士学位期间主要发表和待发表的论文143-145致谢145-146个人简况及联系方式146-148 本论文购买请联系页眉网站。