Page 92 - 《精细化工》2020年第6期

第 37 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.37, No.6
202 0 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2020

功能材料
苯并 15-冠-5 为受体的双光子荧光钠离子探针

黄池宝，陈小勇，蒲 浩，吕国岭

（遵义师范学院 黔北信息技术研究院，贵州 遵义 563002）

摘要：以苯并 15-冠-5 和双氰基二苯代乙烯分别作为钠离子受体与双光子荧光团开发出探针（DNa）。采用核磁
共振谱和质谱对 DNa 的结构进行了确证，同时对其光物理性能进行了表征。探针 DNa 具有小的分子尺寸、大
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的双光子吸收截面（δ TPA ，1054 GM）、极好的光稳定性、适宜的水溶性和优良的细胞渗透性。DNa 对 Na 显示
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优良的专一选择性，不受其他离子的干扰，对 Na 的解离常数 K d =(23±2) mmol/L。DNa 能用于细胞中 Na 的三
维成像，是性能优良的双光子荧光探针。
关键词：双光子荧光探针；钠离子；双氰基二苯代乙烯；双光子吸收；细胞成像；功能材料
中图分类号：O657.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 06-1158-05

Sodium-ions-selective two-photon fluorescent probe
with benzo-15-crown-5 as acceptor

HUANG Chibao, CHEN Xiaoyong, PU Hao, LÜ Guoling
（Qianbei Information Technology Research Institute, Zunyi Normal University, Zunyi 563002, Guizhou, China）

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Abstract: A novel two-photon fluorescent probe (DNa) for Na detection was developed using benzo-
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15-crown-5 and dicyanostilbene as Na ligand and two-photon fluorophore, respectively. The structure of
DNa was identified by NMR spectroscopy and mass spectrometry. At the same time, its photophysical
properties were characterized. Probe DNa possessed small molecule size, large two-photon absorption
cross-section (δ TPA, 1054 GM), excellent photostability, suitable water solubility, and good cell permeability.
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Probe DNa showed excellent selectivity to Na , and was not interfered by other ions. Its dissociation
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constant K d for Na was (23±2) mmol/L. Proble DNa was able to be used for three-dimensional imaging of
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Na in cells. So, it is a two-photon fluorescent probe with excellent performance.
Key words: two-photon fluorescent probe; sodium ions; dicyanostilbene; two-photon absorption; cell
imaging; functional materials

钠离子在生理与病理上扮演着关键性的角色， 活性的调节，此酶能同时运出 3 个钠离子，并运送
例如：在神经传导、肌肉与心脏收缩、电解质平衡， 两个钾离子 [1-4] 。
阳离子运输和细胞容积等 [1-4] 方面都有着至关重要 为了认知钠离子的生理功能，许多单光子荧光
的作用。在哺乳动物体内，钠离子主要存在于细胞 （OPF）探针被开发出来 [5-11] ，这些探针的一个缺点
外区域，细胞内含量较少。细胞内游离钠离子浓度为 是探针体积较大难以渗入细胞 [8-9,12] ，缩减相对分子
5~30 mmol/L，而细胞外浓度高于 100 mmol/L [1-2] ， 质量可提高分子的细胞渗透性 [11] ；第二个缺陷是大
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钠离子渗入细胞受 Na /Ca 交换剂、Na /H 交换剂 多数 OPF 探针使用短波光源（<500 nm）激发 [13] ，
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和钠离子通道调节，而它的渗出则受 Na /K -ATP 酶 因为浅的穿透深度（<100 μm）限制了它们在组织

收稿日期：2019-12-26; 定用日期：2020-02-20; DOI: 10.13550/j.jxhg.20191210
基金项目：国家自然科学基金（21562050）；贵州省科技支撑计划项目（“防控新型冠状病毒技术攻关及集成应用”项目，黔科合支撑
[2020]4Y001 号）；贵州省高层次创新型人才培养计划项目──“百”层次人才（黔科合平台人才【2016】5683）；贵州省第八批科技
创新人才团队建设专项基金[（黔科合人才团队[2015]4007）；贵州省科学技术基金项目（黔科合 J 字[2015]2146）；贵州省教育厅自然
科学重点研究项目（黔教合 KY 字[2014]296）；贵州省教育厅自然科学研究项目（黔教合 KY 字[2019]068）
作者简介：黄池宝（1969—），男，教授，E-mail：huangchibao@163.com。