硕士研究生开题报告(师大)电子教案.ppt

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1、硕士研究生开题报告(师大)铜离子荧光探针的研究意义及进展铜离子荧光探针的研究意义及进展铜离子荧光探针的研究意义及进展铜离子荧光探针的研究意义及进展选题背景与意义选题背景与意义检测铜离子的意义：在生物体中，铜离子是继铁离子和锌离子之后的第三大必要微量元素，一定含量的铜离子在动植物的基本生理活动过程中起着至关重要的作用。摄取过量的铜离子可能引发阿尔茨海默病、肌萎缩性脊髓侧索硬化症、门克斯综合征、威尔逊疾病等。所以，灵敏性的选择性的检测环境和活细胞中的铜离子是相当有意义的。设计铜离子荧光探针主要有如下几种响应机理：1、光诱导电子转移（PET）2、分子内电荷转移（ICT）3、荧光共振能量转移（FRET

2、）4、激基缔合物本选题的创新：本论文发展的几种铜离子荧光探针是基于激发态分子内质子转移(ESIPT)的原理设计的，通常该类探针在与被测物反应后，反应迅速，斯托克位移较大，能够很好的消除自身激发光的干扰。研究目标、内容研究目标、内容研究目标、内容研究目标、内容选择具有ESIPT性能的苯并咪唑和苯并噻唑类荧光染料，用以合成几种新型小分子荧光探针，实现对环境或活细胞中铜离子的高灵敏度高选择性检测。研究目标研究目标 设计流程设计流程 探针的设计与组装检测机理的研究检测条件的优化探针的合成与表征实际样品考察研究目标、内容研究目标、内容研究目标、内容研究目标、内容实验内容实验内容 一：基于ESIPT型荧光

3、探针对铜离子和氟离子的双通道检测二：基于ESIPT机理的增强型铜离子荧光探针的合成与应用三：苯并噻唑类荧光探针对铜离子的高灵敏度高选择性检测Probe 1 Probe 1 设计原理图：设计原理图：探针1 1本身具有强烈的荧光，与Cu2+反应螯合，导致ESIPT过程受阻从而荧光淬灭。同时，由于探针1 1结构中存在分子内氢键，在一定的检测条件下，氟离子能夺取探针1 1酰胺结构上的H，导致荧光淬灭，因此还能检测溶液中的无机氟离子。一：基于ESIPT型荧光探针对铜离子和氟离子的双通道检测Probe 1 Probe 1 合成路线：合成路线：Fig.1.Jobs plot for determining

4、the stoichiometry of of probe 1 and Cu2+in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.The total concentration of probes and Cu2+was 10 M.机理研究：机理研究：Fig.2.Partial 1H NMR spectra of probe 1(10 mM)upon titration with various equivalents of Cu2+.Fig.4.pH effect on fluorescence intensity of probe

5、1(10 M)in the absence and presence of Cu2+in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.条件优化条件优化Fig.3.Kinetic study of the response of probe 1 to Cu2+at 25 in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.Condition:molar ratio:probe:Cu2+=1:2.Fig.5.Fluorescence spectra of probe 1(10 M)on

6、 addition of Cu2+(0-10 M)in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.detection limit:1.6 10-9 M Fig.6.Fluorescence intensities of probe 2(10 M)in the presence of other related metal ions and in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.Cu2+was added at a concentration of 10 M,and

7、other cations(none;Cu2+;Pb2+;Na+;Ca2+;Mg2+;Fe2+;Mn2+;Ag+;Cd2+;Zn2+;Ni2+;Fe3+;Co2+;Ba2+;Hg2+)were added at a concentration of 200 M.对对CuCu2+2+线性、选择性研究：线性、选择性研究：Fig.7.Fluorescence spectra of probe 1(10 M)on addition of F-(0150 M)in buffered THF/PBS(v/v=1:49)solution at pH 7.4.detection limit:2.1 10-7

8、MFig.8.Selectivity of probe 1(10 M)upon addition of different anions(none;Cl-;Br-;I-;H2PO4-;SO42-;AcO-;F-)in buffered THF/PBS(v/v=1:49)solution at pH=7.4.对对F F-线性、选择性研究：线性、选择性研究：Fig.9.Fluorescence microscope images of living HeLa cells.Cells incubated with 10 M Probe 1(A)for 30 min at 37 0C.HeLa cel

9、ls pretreated with 10 M probe 1(B)or for 30 min at 37 0C and then further incubated with 10 M Cu2+for another 30 min.Top:bright field image,Bottom:fluorescence image.Probe 1 Probe 1 在活细胞中的应用在活细胞中的应用Probe 2 Probe 2 设计原理图：设计原理图：探针2 2本身具有微弱的荧光，在水溶液中，Cu2+催化吡啶甲酸酯水解，发生激发态分子内质子转移（ESIPT）过程，导致荧光增强。二：基于ESIPT机

10、理增强型铜离子荧光探针的合成与应用Probe 2 Probe 2 合成路线：合成路线：Fig.1.Jobs plot for determining the stoichiometry of of probe 2 and Cu2+in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.The total concentration of probes and Cu2+was 10 M.机理研究：机理研究：Fig.2.ESI-MS spectrum of the reaction products of probe 2 with Cu2+.Fi

11、g.4.pH effect on fluorescence intensity of probe 2(10 M)in the absence and presence of Cu2+in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.条件考察条件考察Fig.3.Kinetic study of the response of probe 2 to Cu2+at 25 in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.Condition:molar ratio:probe:Cu2+=

12、1:2.Fig.6.Fluorescence intensities of probe 2(10 M)in the presence of other related metal ions and in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.Cu2+was added at a concentration of 10 M,and other cations(none;Cu2+;Pb2+;Na+;Ca2+;Mg2+;Fe2+;Mn2+;Ag+;Cd2+;Zn2+;Ni2+;Fe3+;Co2+;Ba2+;Hg2+)were added

13、 at a concentration of 200 M.Fig.5.Fluorescence spectra of probe 2(10 M)on addition of Cu2+(0-10 M)in buffered DMSO/Tris-HCl(v/v=1:49)solution at pH 7.4.detection limit:1.8 10-8 M 对对CuCu2+2+线性、选择性研究：线性、选择性研究：Fig.7.Fluorescence microscope images of living HeLa cells.Cells incubated with 10 M Probe 2(

14、C)for 30 min at 37 0C.HeLa cells pretreated with 10 M Probe 2(D)or for 30 min at 37 0C and then further incubated with 10 M Cu2+for another 30 min.Top:bright field image,Bottom:fluorescence image.Probe 2 Probe 2 在活细胞中的应用在活细胞中的应用Probe 3 Probe 3 设计原理：设计原理：参考文献参考文献：Chem.Eur.J.2009,15,1030 1035三：苯并噻唑类荧光

15、探针对铜离子的高灵敏性高选择性检测Probe 3 Probe 3 合成路线：合成路线：probe 3(10 M);buffered DMSO/PBS(v/v=1:49)solution,pH 7.4.Ex/Em=346/535 nm;Slit(5 10)nm.现象图：现象图：probe 3(10 M);Cu2+(20 M)buffered DMSO/PBS(v/v=1:49)solution,pH 7.4.Ex/Em=346/535 nm;Slit(5 10)nm.结论：反应迅速，在2 min内达到平衡反应时间反应时间在不同pH值条件下，探针本身及与铜离子反应的荧光谱图。Probe 3(10

16、M);Cu2+(10 M)Ex/Em=346/535 nm;Slit(5 10)nm.对对pHpH值条件研究：值条件研究：probe(10 M);buffered DMSO/PBS(v/v=1:49)solution,pH 7.4.Ex/Em=346/535 nm;Slit(5 10)nm.结论：铜离子在0-7 M 浓度范围内呈线性相关；经计算，其检测限为1.6 10-7 M。由浓度梯度及线性关系图，可初步判定Probe 3 与Cu2+络合化学计量比为1:1。对对CuCu2+2+的线性研究：的线性研究：时间时间进度安排进度安排2014.10-2015.01合成探针1 1。分析探针1 1对铜离子和无机氟离子识别的最佳条件，并用核磁质谱和Job曲线等实验验证其识别机制。撰写一篇文章。2015.01-2015.04合成探针2 2。验证探针2对铜离子的检测机制。并进行实际样品考察。2015.04-2015.09合成探针3 3。考察探针3 3对水溶液中铜离子检测的可行性。优化检测条件，并对实际样品进行考察。2015.09-2016.01完成毕业论文，同时撰写一篇文章。进度安排进度安排敬请各位敬请各位老师提出宝贵意见老师提出宝贵意见!此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢