温敏型上转换纳米荧光探针的合成与应用

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1、山东师范大学硕士学位论文摘要温度是影响有机体生理及病理学过程最根本的参数，偏离正常温度范围会严重影响细胞的无数生物学过程，导致细胞功能的紊乱，因此高灵敏度地检测细胞及活体的温度变化，是目前化学、生物学及医学领域的热点及难点问题。荧光方法由于具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点，越来越受到人们的广泛关注。其中，荧光比率成像法可以利用不同波长处两个发射峰强度的比值来检测温度的变化，这样可以避免如光源强度的波动、探针浓度、样品厚度及仪器的灵敏度等因素引起的误差，可以有效地提高选择性、灵敏度和工作范围。尤其是同一激发不同最大发射的荧光

2、比率探针，能够大幅度降低分析过程中由于仪器设置繁琐产生的误差，从而提高分析方法的精准性。但目前基于同一激发、不同发射，用于细胞及活体对生理温度范围内变化的荧光比率成像法还未见报告。为解决以上问题，本论文设计合成了上转换纳米颗粒-温敏型聚丙烯酰胺链-罗丹明复合纳米荧光探针，高灵敏度地检测了生理范围内的温度变化，并利用同一激发不同最大发射波长的荧光比率成像方法，实现了细胞及活体内温度变化的-.可视化分析；并将检测O2和H2O2的荧光探针修饰在温敏链上，实现了对不同-.温度条件条件下O2和H2O2浓度变化的同时双色检测。论文在综述用于

3、温度检测的荧光探针的研究现状基础上，分别开展了以下两个方面的工作：1.设计合成了一种基于荧光共振能量转移机理的上转换-罗丹明温敏荧光比率复合纳米探针。该探针由三部分组成：核壳结构上转换材料、最大吸收波长与上转换材料的540nm处发射波长相匹配的罗丹明染料，以及将两部分连接起来的温敏型聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）链组成。当温度升高时，PNIPAM链由伸展的线状收缩成球状，而温度降低时再由球状舒展开回到线状，利用温度变化来调控上转换纳米颗粒与罗丹明分子间的距离，从而控制荧光共振能量转移的发生与阻断，实现探针对温度变化的荧

4、光比率响应。分析结果显示探针能够高灵敏度、可逆地响应生理范围内的温度变化（33-40℃），具有良好的光稳定性和生物相容性。该探针被成功应用于小鼠体内温度变化的荧光比率成像分析。-.2.设计了一种定位于线粒体同时检测O2和H2O2浓度随温度变化的上转换荧光探针。该探针由五部分组成：作为光源的核壳结构上转换材料、吸收上转换I万方数据山东师范大学硕士学位论文-.材料654nm处发射波长检测O2的探针、吸收540nm处发射波长检测H2O2的探针、起探针富集作用的PNIPAM链、以及位于PNIPAM链端的线粒体定位基团三苯基-.鏻。与O2

5、或H2O2反应之后，探针在同一波长激发下发射出双色荧光，实现对细胞及活体内两种相关活性氧浓度变化的同时成像检测。关键词：温敏、上转换材料、荧光比率、纳米探针II万方数据山东师范大学硕士学位论文AbstractTemperatureisthemostfundamentalparameterwhichaffectsthephysiologicalandpathologicalprocessesintheorganism.Thedeviationfromthenormaltemperaturerangewouldaffectnumer

6、ousbiologicalprocessesinthecellsseriouslyandcausethedisorderofcellfunction.Therefore,thedetectionoftemperaturechangeswithhighsensitivityincellsandinvivoisacompellinganddifficultissueinthechemistry,biologyandmedicalfield.Fluorescencemethodhasattractedmoreandmoreattent

7、ionowingtotheadvantagesofhighsensitivity,goodselectivityandeasyoperation.Fluorescenceratioimagingcanuseratioofemissionintensitiesattwodifferentwavelengthsassignalstodetectthetemperaturechange.Inthisway,theselectivity,sensitivityandoperatingrangecouldbeeffectivelyimpr

8、ovedbyavoidingerrorssuchasfluctuationsinlightintensity,probeconcentration,samplethicknessandsensitivityoftheinstrument.Inparticular