Development of Several Functional Fluorescent Chemosensors for Detection and Imaging

Abstract

Recently, fluorescent chemosensors are used to detect and trace the species which located in biological organism, such as various enzymes, ROS species, the product of energy transform and so on. These years quantities of small molecule probes have been developed for detection and imaging in biological organism. These probes have high sensitivity, specificity and short respond time. In this thesis, I’ll introduce three kind of fluorescent probes of different function for different species detection and imaging. In Chapter I, we developed a coumarin derivate-based fluorescent probe for tyrosinase detection. In pH 7.4, 37 oC, 6 h, it showed the highest fluorescence. And it showed good properties, high sensitivity, accuracy towards tyrosinase and could avoid ROS interference. We hope to application it in melanoma cells by using two-photon technique. In Chapter II, we synthesized two fluorescent probes for ONOO- detection, one of them had AIE properties. And in PBS buffer, SG could self-assemble to nanoparticles. It had high stability in very wide range of pH solution which had potential to used in different cell organelles. SG also had high specificity and sensitivity towards ONOO- and could respond rapidly. We also application it for ONOO- imaging in cancer cells. In Chapter III, we developed a Terpyridine metal complex fluorescent probe for ATP detection. It had fluorescence in monomer. In aqueous solution, due to ACQ mechanism, it could be quenched and self-assemble to nanoparticles. It had high efficiency and sensitivity towards ATP. And in melanoma cells, the probe also showed good imaging properties and biological compatibility.;형광 센서는 다양한 효소, ROS, 에너지 변환의 생성물 등과 같은 생물학적 유기체에 위치하는 생체 물질을 검출하고 추적하는데 사용되었고, 수년간 다양한 분자 프로브가 생물학적 유기체의 검출 및 이미징을 위해 개발되었다. 이러한 형광 프로브들은 높은 감도, 특이성 및 빠른 반응 시간을 갖는다. 본 논문에서는 기능이 다른 3 가지 종류의 형광 프로브를 소개하였다. 1 장에서, 우리는 티로시나아제(tyrosinase) 검출을 위한 쿠마린 유도체 기반 형광 프로브를 개발하였다. 이 형광체는 PH 7.4, 37 oC, 6 시간에서 가장 높은 형광 세기를 보였다. 또한 티로시나아제(tyrosinase)에 대한 우수한 선택성과 높은 감도를 보여 주었으며 ROS 간섭을 피할 수 있었다. 우리는 이광자 현미경을 사용하여 세포 실험을 추가적으로 수행할 수 있을 것으로 기대한다. 2 장에서는 ONOO- 검출을 위해 2 개의 형광 프로브를 합성했으며 그 중 하나는 AIE 특성을 가졌다. 또한 SG는 PBS 버퍼에서 자가 조립을 통해 나노입자를 형성하였다. 이 물질은 광범위한 PH 범위에서 높은 안정성을 지녔고, 이는 다른 세포 소기관에서도 사용될 가능성을 나타내었다. SG는 ONOO-에 대한 높은 특이성과 감도를 가지고 있으며 빠르게 대응할 수 있었다. 암 세포 실험을 통해 세포 내 ONOO- 이미징 효과를 입증하였다. 3 장에서는 ATP 검출을 위한 Terpyridine 금속 복합 형광 프로브를 개발하였고, 단량체에서 형광 변화를 나타내었다. 수용액에서 ACQ 메카니즘으로 인해 형광 소광이 나타났고, 자가 조립을 통해 나노입자를 형성하였다. ATP에 대한 선택성과 감도가 높았으며, 흑색 종 세포 실험을 통해 우수한 이미징 특성 및 생물학적 호환성을 입증하였다.