荧光分子传感器信号输出方式 商贵芹 200425033

主要内容： 荧光分子传感器的组成 传感器设计 荧光信号输出方式： 比色荧光 荧光强度的变化 荧光光谱移动 比率荧光 excimer or exciplex FRET EIPT ICT

荧光分子传感器的基本组成： Tetrahedron Letters 45 (2004) 1659-1662 A Fluorescent Chromophore A Binding Unit A Suitable Linker Target Substrares Tetrahedron Letters 45 (2004) 1659-1662

传感器设计： 如图： 共价连接 指示剂 兼职形式

荧光强度的变化： 荧光增强 荧光减弱或猝灭 （1）重原子效应 （1）在原来峰位置增强 （2）出现新峰且荧光增强(ICT、FRET、EIPT等 ) （3）荧光回升(常见的stop PET、FRET） Org. Lett. 2005; 7(1); 87-90 荧光减弱或猝灭 （1）重原子效应 （2）PET （3）FRET Sci.Technol.12. (2001 R53. ) Org. Lett.; 2003; 5(12); 2083-2086

ICT引起的光谱移动： Donor Acceptor LUMO HOMO ICT：实质是一种分子内近距离的共轭电子云的偏移

ICT引起的光谱移动： J. Am. Chem. Soc. 2005; 127(12); 4124-4125. Donor ：HOMO Acceptor：LUMO Acceptor：LUMO Acceptor：LUMO J. Am. Chem. Soc. 2005; 127(12); 4124-4125.

小结： 单一依靠单波长荧光强度或光谱变化的分子传感器的缺点： （1）易受一些难以定量的可变性因素干扰 例如：光漂白、传感分子浓度、微环境（极性、 PH、温度、 仪器、操作人员等） （2）难以实现精确测定 J. Am. Chem. Soc.; 2002; 124(8); 1653-1657. Org. Lett.; 2005; 7(5); 889-892

比率荧光： 同时记录两峰位的波长下If值并计算If，入1/ If，入2的值从而获得比单波长传感更准确的数据. Chem.Eur.J.2003,9,No.7 1479-1485 比率荧光的优点 常见的几种比率荧光

比率荧光的优点： 克服了以上所述的缺点 能获得较精确的数据，甚至使精确定量成为可能 对外部环境及内部微环境可以进行内校正 更高的选择性和灵敏度 J. Am. Chem. Soc.; 2002; 124(8); 1653-1657. Org. Lett.; 2005; 7(5); 889-892

常见的几种比率荧光： 目标物种结合诱导的monomer －excimer ICT引起光谱移动的比率荧光 FRET引起光谱移动的比率荧光 两传感分子连用的比率荧光 PET引起的比率荧光 EIPT引起的比率荧光 其它… J. Am. Chem. Soc.;2003,125;8666-8671 Org.lett.Vol.5,No.15,2003,2667-2670 Chem.Eur.J.200410,3015-3025 J. Am. Chem. Soc.; 2000; 122(1); 174-175. J. Am. Chem. Soc.; 2003;125;11458-11459 J. Am. Chem. Soc.; 2003;125;16174-16175

monomer －excimer 型 传感P2O74- 芘 J. Am. Chem. Soc.1999; 121(40); 9463-9464.

J. Am. Chem. Soc. 2003; 125(10); 2884-2885. 传感Ag+: 传感H2PO4-: Org.Lett.,Vol.4,No.4,2002;561-564

基于ICT型： Cu Cu Org. Lett.; (Communication); 2005; 7(5); 889-892.  

其它例子： 传感氟离子： Sensors and Actuators B 104 (2005) 103–110 Tetrahedron 60 (2004) 11109–11115

FRET引起光谱移动的比率荧光： J. Am. Chem. Soc. 2002; 124(8); 1653-1657. 香豆素：Donor 荧光素：Accetor 磷酸二酶酯

对时间的光谱响应图：

FRET引起的比率荧光其它文献： Nature,1997,338,882-887 Science.1998,279,84-88 J.Am.Chem.Soc.2002,124,14286-14287 Chem.Eur.J.2003,9,N.7 1479-1495

两传感分子连用的比率荧光: J. Am . Chem. Soc.; 2005; 127(6); 1612-1613.

The sensor system must meet the following criteria： Both 1 and 2 must show marked change in fluorescence upon complexation of Cd2+ ligands 1 and 2 must form 1:1 complexes with each of the metal ions the binding affinity of 1 toward Cd2+ and Cu2+ has to be at least 2 orders of magnitude superior to that of 2 in an analogous manner, 1 should bind Cu2+ better than Cd2+ for the system to achieve a reliable discrimination between “on” and “off” states

传感Cu2+的分子及谱图：

总结： 荧光分子传感器以其独特的优点吸引了众多分析科学家的注意，而且取得了显著的成绩。 但是，就目前的发展和研究来看，由于大部分分子传感器缺乏水溶性或者其激发波长局限在紫外区，因而失去了其在生物领域的应用，使其实用价值大大降低。这将成为以后我们努力的方向。

Thank you for your attention!