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有机荧光染料在生物医学领域发挥着至关重要的作用,在生物化学、离子检测、荧光成像显微、细胞微环境检测等受到了广泛关注。然而,大多数荧光染料自身并不具有细胞靶向型基团,使得荧光染料无法满足对细胞特定微环境及关键生理过程进行检测。本文从氟硼二吡咯(BODIPY)染料出发,对其进行结构改造,设计并合成了溶酶体、染色质微环境粘度荧光探针,并对细胞重要生理过程进行了相关研究。(1)设计合成了具有靶向型基团(吗啉)的溶酶体粘度荧光探针(Lyso-V)。以BODIPY为母体染料,利用吗啉基团的弱碱性(pKa=5～6),使得Lyso-V探针倾向进入到细胞溶酶体内(pH=4～5)。通过粘度转子转动引起Lyso-V探针荧光寿命变化来定量溶酶体内粘度变化情况。Lyso-V探针进入溶酶体后会质子化,能够停留在溶酶体内,对溶酶体粘度变化情况进行实时追踪及定量检测。Lyso-V探针自身荧光非常弱,基于非酸性环境中吗啉基团光诱导电子转移(PET)猝灭氟硼二吡咯染料的荧光,即使少量Lyso-V扩散到溶酶体外也不会对细胞成像造成干扰。实验测得Lyso-V的粘度转子转动没有受到细胞内蛋白的影响,并且探针细胞毒性较低。(2)设计合成了具有靶向型基团(Hoechst)的细胞核染色质粘度荧光探针(Chroma-V)。通过Click反应,将DNA靶向型基团Hoechst和荧光染料BODIPY连接起来。靶向型基团Hoechst易于捆绑带有腺嘌呤和胸腺嘧啶双链DNA的小沟槽,使得BODIPY能够进入细胞核内,对细胞核内的染色质进行染色。利用荧光寿命成像对正常、凋亡和衰老的细胞染色质所处环境的粘度变化进行检测。Chroma-V具有较好的细胞透膜性和较低的细胞毒性。(3)针对BODIPY染料斯托克斯位移较小(10nm),染料浓度较高时会引起荧光猝灭的问题。本文设计合成了三种具有大斯托克斯位移和高荧光量子产率的8-烷氧基四氯氟硼二吡咯染料(3a-3c)。经实验测得,化合物3a-3c具有较大的斯托克斯位移(50nm),高的荧光量子产率(0.8以上),大的摩尔消光系数(65000以上),较好的光稳定性,并且受溶剂极性影响很小。