1、2014.3.5Bread PPT 熒光分子開關 蔣祖艷Molecular Fluorescent Switches1Bread PPTPart4Part1Part3基本概念Part2基本原理文獻講解目 錄分類2指基于外部因素的改變對分子熒光發射強度的影響而構建的一種分子開關。處于基態的分子吸收光能后，躍遷到激發態，返回到基態的過程，發出熒光遞進關系分子開關是指一種具有雙穩態的分子，通過施加一定的影響，分子可以在兩種狀態之間進行可逆轉換。熒光分子開關分子開關熒光基本概念3S2S1S0T1吸收發射熒光發射磷光系間跨越內轉換振動弛豫能量l 2l 1l 3外轉換l 2T2內轉換振動弛豫4分子開關是指

2、一種具有雙穩態的分子，通過施加一定的影響，分子可以在兩種狀態之間進行可逆轉換。指基于外部因素的改變對分子熒光發射強度的影響而構建的一種分子開關。處于基態的分子吸收光能后，躍遷到激發態，返回到基態的過程，發出熒光遞進關系熒光分子開關分子開關熒光基本概念5Bread PPT分子開關生物體內分子開關通過激活-失活機制精確控制細胞內一系列信號傳遞的級聯反應的蛋白質。磁性分子開關、光控分子開關微電子分子開關微電子分子開關6分子開關是指一種具有雙穩態的分子，通過施加一定的影響，分子可以在兩種狀態之間進行可逆轉換。指基于外部因素的改變對分子熒光發射強度的影響而構建的一種分子開關。處于基態的分子吸收光能后，躍

3、遷到激發態，返回到基態的過程，發出熒光遞進關系熒光分子開關分子開關熒光基本概念7Bread PPT可實現“開-關”動作實現人與分子“對話”(1)異構體互變(2)離子配位(3)質子化(4)氧化還原(5)弱鍵的形成與斷裂(6)光電控制的電子能量轉移特點控制熒光效率的分子結構熒光分子開關8光信號輸入控制電信號輸入控制化學信號輸入控制 金屬離子、質子、氧化/還原劑作為輸入信號。 不同電化學輸入信號下呈現不同熒光性質。 光的照射導致分子中電子和核的結構發生簡單重排。Bread PPT熒光分子開關的分類9根據其和客體作用熒光發生變化光致電子轉移（PET）機制熒光共振能量轉移機制分子內單體-基激締合物機制分

4、子內電荷轉移（ICT） 機制Bread PPT基本原理10 光致電子轉移（PET，Photoinduced Electron Transfer）定義：指受電子體或者給電子體被光激發，在電子受 體和處于激發態的電子給體之間發生的電子轉移 效應。能夠與目標物結合的受體部分能夠發出熒光的熒光基團受體與熒光基團之間的連接基1112 由冠醚作為受體，蒽作為熒光團，加入金屬離子 K+，Na+后熒光增強47倍。 這種化合物含有吡啶-胺-硫醇基團作為受體基團，對 Hg2+離子有很好的選擇性。13 分子內電荷轉移(ICT，Intramolecular Charge Transfer) 這類分子兩端具有吸電子-供

5、電子基團，大部分都有共軛結構，而這兩個基團又可以全部做為識別基團或者一部分有識別作用，當分子被光激發后分子內就會有電荷從電子供體到受體的轉移。熒光團識別基團14熒光共振能量轉移( FRET，fluorescence resonace energy transfer) 當能量給體熒光團（A）與能量受體熒光團（B）相距大于兩者的碰撞直徑時，只要兩者的基態和第一激發態兩者的能級間能量差相當，或者A的發射光譜與B的吸收光譜能有效重疊，A會把一部分能量或全部的供給B，受體激發，此時若受體量子產率為零，能量轉移后熒光發生猝滅，若受體有熒光，則呈現受體熒光。1Pics15FRET 機制開關型的熒光探針 在沒

6、有 Hg2+離子時，羅丹明部分處于閉合狀態，只是供體發出熒光很弱，當引入 Hg2+，脫 S 反應，羅丹明開環，發生由供體萘酰亞胺到受體的能量轉移轉移，發出很強的紅色熒光。16激發單體-激基締合物（Monomer-Excimer） 當兩個相同的熒光團連接到一個受體分子的合適位置時，其中一個被激發的熒光團會和另一個處于基態的熒光團形成分子內激基締合物。 其光譜表現為一個新的、強而寬、長波、無精細結構的發射峰。17遞進關系 文獻部分18internal charge transferAn ICT-based fluorescent turn-on probe for hydrogen sulfide

7、 with high selectivity has been designed and synthesized. It exhibits up to 62-fold switch-on response toward H2S at given concentrations and can detect H2S in living cells with high sensitivity.19H2Srotten eggs, toxicthird gasotransmitter after NO、CO（氣體遞質）Neuromodulation in the brain ；smoothmuscle

8、relaxation（調節心血管、神經、免疫系統；維持機體氧化還原平衡）cell signaling moleculeColorimetric assays, gas chromatography, polarographic analysis（比色法、色譜分析法）；physiological and pathological roles 要應用于血漿及組織勻漿中硫化氫的檢測，實驗前需要處理樣品； 無法提供硫化氫在活細胞及組織中時空上的分布及濃度Fluorescent probes1. introduction20BODIPY氟硼二吡咯，一種光物理和光化學性能優異的熒光染料母體染料上引入不同化

9、學基團對其結構進行修飾, 開發衍生物熒光探針是由熒光團與識別基團直接相連構成的。此類探針的熒光團上分別連有推電子基(電子給體)和吸電子基(電子受體) ,當其被光子激發后會進一步增加電子給體到電子受體的電荷轉移。 光誘導電子轉移（PET） 分子內電荷轉移 ( ICT)由受體部分通過間隔基和熒光團相連構成的。PET熒光探針的熒光團和受體之間存在著光誘導電子轉移,對熒光有非常強的猝滅作用。通過亞甲基把BODIPY熒光母體和識別體連接起來,可以構成一個典型的光誘導電子轉移( PET)熒光探針。212011 年，Chuan He 等人利用PET 機理設計合成了兩種檢測硫化氫的探針SFP-1 和SFP-2

10、。硫化氫先與探針中的醛基發生親核加成反應，生成的SH 進一步與烯烴發生邁克爾加成反應，形成強熒光產物。兩種探針都實現了宮頸癌細胞中硫化氫的檢測。Their excitation wavelengths (with SFP-1 at 300 nm and SFP-2 at 465 nm) fall into the ultraviolet or blue region, which is not suitable for live organism imaging because of potential tissue damage.1013 fold fluorescence intensit

11、y enhancement22 ZS1 is supposed to be easier to prepare and have a longer excitation wavelength than SFP-2；react with H2S faster so as to improve the probes sensitivity；23a maximum 62-fold increaseFluorescence response24high resolution mass spectrometry25high selectivity and feasibility in thepresen

12、ce of other biologically relevant biothiols and amino acids.evaluated the specificity of ZS1 by measuring its response toward different biologically relevant biothiols and amino acids.High selectivity and feasibility26ZS1 could monitor H2S quantitatively within a wide concentration range.(2.5-350.0M

13、)The range of linear response27Detect H2S in living cells2829Developed an ICT fluorescent turn-on probe for the highly sensitive and selective detection of H2S in living cells employing the aldehydeacrylate sulphide-trapping principle.The probe shows a linear fluorescence intensity enhancement with a wide range of concentrations of NaHS. Conc