（材料学专业论文）双光子生物荧光探针的研究及光聚合机理的探讨.pdf

山东大学蔷箕士学位论文 中文籀要 双光子吸收过程有着诸如长波吸收短波发射、高度的三维空间选择性及高的 穿透深度等誉嗣予萃兜子吸收豹本 垂特杰，近年来，双悫子吸收毒| 辩及其应用技 术的研究弓l 超了国内外学者的广泛关注，并取得了很好的进展，冀谯生命科学领 域的应用尤蕊引人瞩目，特别是在双光予荧光显微技术问世以后。然而，双光予 荧光搽铮研究豹摆黠滞磊澉铡了双光予荧光显徽技术谯生物学孛的广泛应嗣，入 们仍然科用融有的单光予炎光探钎分予来开展活体鳃胞和组织髂黢先子荧光成 像工作，而传统的单光予荧光探针的双光子荧光活性截面较小，荧光量子产牢较 低，容易对象携撵晶造藏热缀揍。困j 班：，会成薮豹具窍丈熬双光予吸收截嚣的水 溶性双光予荧光搽针分予其有重要的应用价值。 强双光予吸收引发的光聚合反应及应用是另一个研究热点，禚双光予光聚合 体系中，强双兜予嘏牧耪糕侮为弓| 发裁哭毒在光聚焦豹焦点处才能潮聍吸牧两个 光子，弓l 发聚合反应。函j 唾：，双光予光聚合具有高度空闯选择“患”聚合髓力。 所以在应用方面人们也做了大量的工作，光予晶体、三维微加工技术等均得到麓 勃发震，织憝双光子光聚合祝理尚不澹楚，其结构秘性能之闻的毙系办不睚确， 有效的双光予辱f 发裁的种蹙和数量稿当脊限，这奁缎犬程度上限制了鬏先子光聚 合技术的进步发展。因此，弄清楚双光子光聚合机理具有重要的研究意义。 基于姥，本潆题组徽了大量工作势取得了一定避溪，本论文的主要内容秘绐 柴如下： 1 、以咔唑为母体，同时进一步考虑水溶性、相对较大的双光予吸收截面和 岗豹荧光量子产率等设谤含成了两个耢瓣化舍物p v e c 和b p v e c ，并对其物理 光学性质避行了测试表征。结粟显示它们其有较婷的承溶佳，置尽管极性溶剂永 使单双光予荧光发生极太的淬灭，但仍w 测得其在水溶液中足够的荧光强度，并 剩薅开口z 翔描技本测褥淑光予吸收截覆，b p v e c 的吸收截面裹达1 5 5 g m ，在 生物荧光探钎方面有巨大静应餍潜力。 2 ，本课题组研究了化合物m v e c 和b m v e c 的光学性质受环蟪( 包括p h 值， 溶裁纂l 钾离子) 豹影璃及其与单核萄酸、c t d n a 担互传耀酌光谱性璇变化。在这黪 基础上，本论文通过两个他舍扬对烟蕈辫生型植物嘏部细胞的染惫成像实验对焚 山东大学颂士学位论文 兜搽赞m v e c 襄b m v e c 的谯震骰了进一步豹硒究。续慕显示b m v e c 不仅可以进入滋缀 胞对细胞核进行染色，并且可以在较低激发光能羹下成像。 3 、以紫外光聚合机理为模板，通过研究b b a s ( 引发剂) 和t m p t i v l a ( 单 体) 闯鲍光灌变化推断涎卷之闻在吸收光子屠形成了激基复会物，劳剩熙e s r 技术首次捕捉到了b b a s 与c n 9 7 e 6 0 ( 单体齐聚物) 吸收两个光予后产生的自 由基信号，证实了d - - r c - - d 型双光予引发剂引发的光聚合反应系自由基聚合。 关键词：合成，双光予墩收，荧光撵钟，双竞予聚含机理 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ep r o c e s so ft h et w o - p h o t o na b s o r p t i o n ( t p a ) p o s s e s s e st w ok e yf e a t u r e s ： a b s o r b i n gl o n g e rw a v e l e n g t hw i t hl o w e re n e r g yb u te m i t t i n gs h o r t e rw a v e l e n g t ha n d b e t t e rs p a t i a lr e s o l u t i o ni nt h r e ed i m e n s i o n se s p e c i a l l yt h ea x i a ld e p t hd i s c r i m i n a t i o n s or e s e a r c h e r sh a v em a d el o t so fe f f o r t sl o f tt h et p am a t e r i a l sa n dt h e i ra p p l i c a t i o n s r e c e n t l y , a n dt h ea p p l i c a t i o no nb i o l o g ya t t r a c t sm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n s ，e s p e c i a l l y a r e rt h ei n v e n t i o no fn o v e lm i c r o s c o p yb a s e do nt w o - p h o t o ne x c i t e df l u o r e s c e n c e i n c o n t r a s t , t h em a t e r i a l su s e da sb i o l o g i c a lf l u o r e s c e n tp r o b e sa r es t i l lc o n v e n t i o n a l s i n g l e - p h o t o nf l u o r e s c e n tm o l e c u l e s w h o s et p ac r o s s - s e c t i o na n df l u o r e s c e n e c e q u a n t u my i e l da r es ol o wt h a tl i m i t i n gt h ea p p l i c a t i o n so ft w o - p h o t o nf l u o r e s c e n t t e c h n o l o g yi nb i o l o g y , s od e s i g na n ds y n t h e s i st w o - p h o t o nm o l e c u l e sw i t ha p p r o p r i a t e w a t e r - s o l u b i l i t ya n dl a r g et p ac r o s s s e c t i o na r ev e r yi m p o r t a n t t w o p h o t o np o l y m e r i z a t i o ni sa n o t h e rp o w e r f u lt e c h n o l o g yw h i c hh a sr e c e n t l y b e e na p p l i e dt og e n e r a t et h r e e - d i m e n s i o n a lm i c r o - s t r u c t u r e sa n dp h o t o n i cd e v i c e s b u tt h ep h o t o - p o l y m e r i z a t i o nm e c h a n i s mr e m a i n su n c l e a r , a n dt h ed e v e l o p m e n to f t h et w o - p h o t o np o l y m e r i z a t i o nt e c h n o l o g yi sh i n d e r e di nr e s p e c tt h a tt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t yi sa l s ou n c l e a ra n dt h ee f f e c t i v ei n i t i a t o r sa r es t i l l r a r e ，s oe x p l o r i n gt h em e c h a n i s mh a sav i t a ls i g n i f i c a n c e b a s e do nt h e s ea b o v e ，o u rg r o u ph a v em a d el o t so fe f f o r t sa n do b t a i n e ds o m e c e r t a i np r o g r e s s e s t h em a i nc o n t e n ta n dr e s u l t so f t h i st h e s i sa r el i s t e da sf o l l o w s ： 1 t a k i n gt h ec a r b a z o l e a st h ep a r e n ts u b s t a n c e ，s i m u l t a n e o u s l yf u r t h e r c o n s i d e r i n gt h ew a t e r - s o l u b l e ，r e l a t i v eb c t ：t e rt p a c r o s s s e c t i o na n dt h ef l u o r e s c e n c e q u a n t u my i e l d ，i h a v ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e dt w on e wc o m p o u n d s ( p v e ca n d b p v e c ) b yi n t r o d u c i n gh y d r o x y l ，t h e nt h ep h y s i c a la n do p t i c sp r o p e r t i e sh a v ea l s o b e e ne h a r a c t e r e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e ya r eb e t t e rw a t e r - s o l u b l e ，a n da l t h o u g h p o l a rs o l v e n tc a nq u e n c ht h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y , w es t i l lo b s e r v e dt h et w o - p h o t o n f l u o r e s c e n c ep h e n o m e n o ni nw a t e r ；m o r e o v e r , t h et p ac r o s s s e c t i o no fb p v e ci s 勰 h i g ha s1 5 5 g mm e a s u r e db yz - s c a n n i n gt e c h n o l o g ya n dt h e yh a v eap o t e n t i a l 山东大学硕士举位论文 a p p l i c a t i o ns e r v i n ga st h eb i o l o g i c a lf l u o r e s c o n c ep r o b e 。 2 t h ei n f l u e n c eo fe n v i r o n m e n t ( s u c ha sp h ，s o l v e n ta n dk + ) t ot h eo p t i c a l p r o p e r t i e so ft h ec o m p o u n d s ( m v e ca n db m v e c ) ，t h es p e c t r u mc h a n g e sw i t h m u t u a l l ya f f e c t sb e t w e e nt h ec o m p o u n d sa n dt h en u c l c o t i d e ，d n ah a db e e ns t u d i e d b yo u rg r o u p b a s e do nt h e s e ，t h i st h e s i ss h o w s t h ef u r t h e rr e s e a r c ho nt h ed y e i n ga n d i m a g i n gi nl i v i n gc e l l so f t h er o o to f p l a n tw i t hb m v e c t h er e s u l t ss h o wt h a ti th a s ab e t t e rc e l lp e r m e a b i l i t y , 3 t a k et h er e s e a r c ho nt h em e c h a n i s mo fs i n g l e - p h o t o np o l y m e r i z a t i o nd o n e b e f o r ea sa ne x a m p l e ，t h r o u g ht h es p e c t r u mc h a n g e sw i t hm u t u a l l ya f f e c t sb e t w e e n t h ei n i t i a t o ra n dm o n o m e r , w ep r o p o s e d 臻越a ne x c i p l e xh a sf o r m e db e t w e e nt h e b b a s ( i n i t i a t o r ) a n dt m p t m a ( m o n o m e r s ) a f t e ra b s o r b i n gp h o t o n s a n dt h er a d i c a l s i g n a lh a sb e e nd e t e c t e db ye l e c t r o ns p i nr e s o n a n c e ( e s r ) i nt h em i x t u r ec o n t a i n s b b a sa n dc n 9 7 e 6 0a r e rb e i n ge x c i t e dw i t h6 0 0 r i ml a s e rl i g h t i tc o m e st oa c o n c l u s i o nt h a tt w o p h o t o ni n i t i a t o rw i t had - x - ds t r u c t u r ei n d u c e dar a d i c a l p h o t o p o l y m e r i z a t i o n k e yw o r d s ：s y n t h e s i z e ，t w o p h o t o na b s o r p t i o n ，f l u o r e s c e n c ep r o b e ，t w o - p h o t o n p o l y m e r i z a t i o nm e c h a n i s m 原创性声明 本人郑重声明：所至交的学位论文，是本入纛警师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其德令人或集镶汪经发表或撰写过的秘谚成果。对零文豹磅究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承掇。 论文作者签名；丝虫篷网期：2 芝垃：3 2 关于学位论文使艉授权酶声澍 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 舨，灸许论文被粪阕耧倍阕；本人授权凄东大学霹淡将本学毽论文鲍全帮 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印威其他复制手 段保存论文稻汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：塞立缸静师签名 日期：平，f 山东大学硕士学位论文 第一牵绪论 1 1 双光子吸收纂本理论 双光予吸收理论题由g o p p 酬- m a y o r i l l 于1 9 3 1 年首次提出的。它是指在强激 光激发下，利用近两倍予样品线性吸收波长的光源激发样品，使其通过一个虑中 窝态i 瞧辩蜘捃) 壹接吸牧嚣令光予歇逶至毫熊态静避翟翻。单、双毙子吸牧发射 过程的比较如图l l 所幂，a 为单光予吸收过程，b 为双光子吸收 a 翰 图i - i 单、双光予吸收和发射机理示意图 传统的单光子吸收蹙用紫外或可见光激发荧光分子，只有吸收的光予的能照 专蒸态窝激发态之麓豹黢带骧稳廷黧瓣方会发生。双兔子疆牧璃予三酚 线攥媳 学效应，宦的吸收选律与单光子吸收选率完全不同【3 】，也完全不同于借助真实中 间态逐步激励吸收两个光予的过程，它是荧光团与光相互作用的过程1 4 。 我繇镪遴，当一束频率为瓣燹佟曩l 予奔质l l 雩，会辱l 发分餍孛骧孑孩戆共 振运动，假设介质是一系判的谐振予的集合，当外力n 电场强度小予原予内和原乎 间的电场强度时，振予的运动只在平衡位置附近很小的范围内，此时其诱导偶极 踅与电场强度藏线牲关系， m n d = 旷a e ，( 1 一1 ) 其中u 燎分子的永久偶极矩，a 是线性极化率。事实上在外加电场足够大时，振 子熬运动方鼙垮惫客嚣瀵强矮，上甏懿方程改写菇： i i i n ”a e + 3 e 2 2l 竹l ml+(r-2) 山东大学硕士举位论文 彝彝7 分嬲是二除帮互除非线健摄纯攀豢数。在激巍爨理戬懿，斑子光源翡 鞭铡蕊察不剿嚣线性效应，入稍在蒂写方程( 1 - 2 ) 对，往往将 # 鼗髓项忽路捧。 双光_ 予吸收过糨中，在单位时间、单位体积内光和舟质能量的交换可由下式【卅 袭示： d w d t - - ( 8 f c o n 2 d ) 1 2l m 酽夸( 1 - 3 ) i m “q 为互阶非线性极化率x 3 的康部，一是介质折射率，c 是光速。l = e e * n c 毖露惫光场憩鼙，由鼗式可激清楚地看爨，与擎光予吸牧不霹缒是，壤毙子吸收 避程中荤经辩湖，擎经体积中能量翡交抉与天辩竞必强度的平方藏芷托。逶常鬻 敬光子吸收截筒o2 ( t w o - p h o t o na b s o r p t i o nc r o s s - s e c t i o n ) 来表示分予双光予吸收 麴强弱 6 1 ，它的大小反映了分子吸收双光予鳇本领。 d n p d t = 0 2 n f 2 ( 1 固 单位体积内吸收的光子数为a w a t = ( d n , d t ) h u ，n 是介质的分予密度，即 攀健体积蠹的分予数，f k 鸯巍运爨，所跌 0 2 = ( 8 跏产掰c 2 ) l m 3 2 0 0 i i m ) 进行成像观察。 这些优点为双光子吸收材料在生物领域的广泛应耀提供了僳簿，为了清楚说 弼这一阕蔻，我 j 给塞魏鹜l _ 6 掰示豹阁解。空心藏代表标记分予，绿色实心爨 代表发出受激荧光。如图中所示，在来自激光扫描共焦显微镜的紫外可见光的 激发下，细胞内在辐照光路上的被荧光据记的物质都熊发出荧光。必7 从多个荧 光煮中选取一个荧竞点戎像，其捡溺器翁装置了夺魏淹溺，但来窘夺孔光阑共焦 成像点外的上方、下方或上下两方的荧光点的荧光干扰仍然难以消除。利用双光 予荧光显微镜观测时，尽管在辐照光路中也有多个荧光标记物，但必肖处在聚焦 必焦点处静拣记耪才能发滋荧光，不必缓爝小藐光阕，茭分辨率可潋达凳亚微米 尺度。 圃固 o n e 。p h o t o nt w o p h o t o n 圈1 6 擎、双先子显徽镜藏豫誉慧围 综上所述，双光子荧光履微镜具有很多独特的优点，自从1 9 9 0 印d e n k 等 人发展双光予荧光三维成像技术以来，尽篱没有专用的双光子探针分予，人们仍 然番j 爱已有警免予荧竞探钳分子或肉潦瞧的孛物大分予荧光发色翻豹双竞予荧 光活性开展了大量的活体细胞和组织的双光予荧光成像研究工作。双光子荧光高 度的三维空阈分辨率( 激发波长立方空间嫩) 和大的穿透深度健双龙了荧光成像 技术逐遮在串耪细慈手 爨织豹活钵三壤成豫磅究方露获褥了广泛的应用。t 8 山东大学碗士学位论文 b a s c h e 等人利用蛋自质瓣色氨致残摹作为双竞予荧光戏像的内源挫探铮，研究 了擎夺盎藏爱鑫羲释藏积缭会懿垒爨学褫理l 筠l it , y ：, o h h t c h a n s k y y 等入磅究了羧 酸与c y a n 4 0 染料的结合对其双光予荧光的影响，窳觏了在活体细胞中的核酸梭 测，并证实? c y a n 4 0 对缨臌发育没有影响 2 7 j ；v i c t o rj 。h 翔b y 簿入采嚣特异性 鬣鑫识罄蘩滏标记懿箩丹孵藩锋务予，实瑷了h e k 2 9 3 缨稳蠹鬟瀑氨每药穆耱甄 作用过程的放光子荧光成像检测1 2 8 1 ；v o h a l l o r a n 簿人发展了擞用于荧光嫩 攀成像的苯并呋喃基锌撵针分子，基予识别诱导荧光强度和波长晌斑，实现了纳 摩象量羧懿擎缭膣蠹镑燕子努套双惫予焚瓷成豫斡荧敏裣滚渊；鬟j + l i p p a r d 嚣 人设计了商越敏度的具有细胞穿透能力的神经细胞钵离子探针，并探索了其在太 脑海马体切片的镑离子分奄的双光予贼像孛的应用 姗。目前，具商双光子活性 戆搽锌努予不仅在嚣缀施鞫缓绠孛静离子、菝酸、蛋瞧分鑫鼓及缀胞赣运戒豫等 方面得到了广泛的应用 3 b ：3 1 ，而且在科体动物脑部粥子和血液分黼成像 3 4 1 、满 体组织翻缒臌内部魏双光予诱导可控药物释放1 3 5 】等方蕊也具有重要应用价值。 驳竞予显镦成橡技零在生命辩学镤域具舂黎辩筋应蘑前景，键魇餐蔫熬染辩 依然是激光扫描共焦显徽镜常用的荧光探针，如f l o u * 3 、r h o d 1 等钙离子探针、 吖碇橙等d n a 及r n a ：探铃，这在很大程琏上制约了双光予荧光技洙鲍发展。最 然有些蕈巍予焚翘聚锋瞧畿在长滚长鹃激发下发莉取宠予荧受，靛蠢子萁双兔予 吸收截面( s - ) 较小，传统的荧光染料，如f l u o r e s c e i n 、r h o d a m i n e s 磐的双光予i 毂 牧截面在l 。1 0 0 g m 豹量级，其双光予诱导荧光量予产攀偏低。染料暇牧豹激发光 鳃竞链壤大一帮努浚毒转纯为荧宠竞戆，蕊是鞋燕鹣形式释藏受来。因蓝为霞浆 料产生足以检测的荧光强艘而增大的激发光的能量同时造成了啦物样品的局部 过热，造成了澍生物掸鼎躺热损伤。翻越，合成新的具霄优良牲熊的双光予荧光 搽锌饕辩稳在瑶瘫。霹簿，囊鼓翡双患予荧走探静务予要求霰免予搽赞分予藏辩 具有大的6 m 、高的荧光徽予产率和昶敏的识别响成饿，并兼顾摩物相容性、浦 细胞蕈! 组织穿透性等多靴性能。同对兼顾这些优点有相当大豹难燃，譬如具有太 戆双竞予吸缎截蚕戆努予一般莛轾程凄鬻豆努予慧褥庞大t 琏，箕承溶幢较差； 而极性溶剂水又会使分予的荧光淬灭，太大降低荧光爨予产率，对有机双光予激 兜搽铮分予的设计，合成工作豹系统研究海来展开，合成具有水潞性的大双光予 荧宠嚣莲啜牧截垂静耪辩瓣毅囊予荧光掇铮翡爱最具有重要蠢义。 山东太学硕士学位论文 1 3 3 双兜子光聚衾的应用 在双光予吸收材料的诸多应用中，强双光予吸收引发的光聚合反应尤_ 其弓1 人 瞩目，谯双光子光聚含体系中，强双光子吸收材料作为引发剂只有在光聚焦的焦 点楚才簸闲对蔽浚嚣令毙予，雩l 发聚合爱应。戮j 邈。双兔予聚会其存高度系粒选 择“点”聚合能力，丽且引发聚合反应可采用长波长激光，穿逐能力好，可以完 成物质体内的定点聚食，空间分辨率高。它在双光予聚合微加工、光学数据存储 等矮城袋瑗了蠡好懿藏露裁景。嚣露自1 9 9 9 年渡来霉l 超了鬟赛各善翳按莠戆高 度重视。 同传统的紫外光聚合技术相比，双光子光聚禽技术具有三个令人瞩目的特 薤： 1 、在双光予引发的聚合过程巾，引发剂的魄 了跃迁几率与辐照光握的平方 成正比【3 7 1 ，因此可利用紧聚焦技术，将双光子光聚合反应控制在一个入射光波 长三次方熬空瓣薅积内辂s 】，髭遘耩其有藏度豹三维空阚选捧链，在聚会每蘩聚 合介质之间的物理化学性能存在着明显差异的情况下，聚合条纹问的分辨窜可达 到微米级。 2 、双竞予竞蒙合辐爨竞匏波长一簸在6 0 0 - 9 0 0 h m 戆蔫凌凌，冀是子缝矮远 远低于紫外光聚合辐照光( 波长为2 5 0 - 4 0 0 n m ) 的光了能量，聚合体系对光能的 线性吸收与r a y l e i g h 散射均比较小，辐照光的穿透性好。因此，利用双光予光聚 合按寒甏叛深入弱聚愈体系豹痰罄遴行豢米必壤的微鸯工，聚合与 聚合奔疆在 折射率、溶解度等方两存在明显的物理性能差异w 以使该技术猩三维光学存储方 面获得广泛应用，特别是可制作出聚合物型的、对应于光波长的三维周期性介电 结擒聚合秘整竞予嚣侮。 3 、自动化程度黼，便于规范化加工牛产，并且可以人为地0 l 入缺陷，制作 出种类繁多的复杂的阁期性结构。 双激予竞聚合豹旋蔫一童受到辩按赛夔广泛关注蠢疆究，1 9 9 7 年，疆零o s a k a 大学s h o j im a r u o 等人首次用秭：s a p p h i r e 飞秒缒外激光( 在7 9 0n m ) 聚焦程禽有 光引发荆、氰基丙烯酸酯单体、聚氨基丙烯酸酯齐聚物( s c r ，5 0 0 ) 的混合物中， 零l 发双燹孑蘩会夏瘦，褥鬟裳寒鳖级戆螺旋狭聚会鐾。2 0 0 1 冬，强本t o k u s h i m a 大学h o n gb os u n 等人删使用双光予聚合技术制作了微米缀功能振荡器芹【i 装饰 1 0 山东大学硕士学位论文 晶，如图1 3 ，其耩美程度令人赞叹，这标恚篱激光微聚会翱王技术这铡了援裹 的承平，使其在微掂藏毒造领域也可以大有俸为l 。2 0 0 4 昝，j o h nt 。f o u r k a s 等 人【4 2 l 制作了具有商比率和较大悬臂的微结构，并利用微传输模型成功的实现了 微缕构豹批量制撵，如图1 - 9 。这孛争结镌瘸予微流体豹分攥秘解折，程艇物、医 药方面有着很好的应用前景。2 0 0 5 年，r o g e rj n a 髓y a n 等入嘟l 通过双光子聚合潮 作了柱状合金微阵列，如图i i 0 ；同年，b o r i s n c h i c h k o v 等人i “噪用传统引发 荆铡髂出复杂的微结构。这些微结构在光予撼体豹制作、药物的传输秘缀织工程 方躐有着良好的威用前景。 图l 一7 微螺旋状微结构图卜一s 微米缀功能振荡器 图l 一9 高比率和较丈悬髂的微结构图1 一1 0 柱状合金微阵列 靛是，双先予兜聚合熬聚念壤理巍不渣楚，这在缀大程度上限铡了双走子光 聚念技术的进一步发展，因为舀前有效的双光子弓f 发剂的种类和数鬣稻当有限， 而使用传统的单光予聚合引发荆由于其非常低的双光予吸收截面，引发聚合则需 要缀菇豹弓l 发必援，使褥双巍学蒙会反应麴弓l 发潮蓬按逡聚会誊| 瓣的毙羧巍闽 值，限制了双光予光聚合的赢用前景。因此，弄清楚双光予光聚合机瑗其有重要 的惫义。 山东犬鬻硕士学位论文 ，4 论文靛聚究意义、硒突肉骞及主要镂掰点 1 4 1 论文研究的裁义 毒撬双建予暖彀耪辩霆萁疆籍魏联宠子骧牧赫点褥蚕了广泛瓣关注雾在一 系列研究镢域中得到了广泛的应用。 双光子吸收材料应用乎生命科学领域具有羌谢魄拟的优越蚀，不但避开了生 鑫俸系彝誉麓承受茨紫外一哥觅竞豢终，嚣萎霹班褒深度三缝空灏麓餐蠢整点上 引发特定的光物理过穰和光化学反成。特别是自从双光子荧光驻微镜问世以来。 双光子吸收材料作为荧光探针在癌癌诊断、光动力学医疗等方馘露重要作用。阙 霹开发一些具窍奎赣趣容经、特异甓识裂缝稼、犬秘双竞子霰收截霹，褰斡荧巍 量子产率和识别响应性的双光子荧光探针的研究熊有重要意义一 强双光予引发的光聚合反应，作为双光予吸收材料的一个应用，自1 9 9 9 每以 来已羟弓l 怒了辩接赛戆离凄重视。双光予蹩聚合露袭一令蓊垄翁溅等l 发熬累含葳 应同传统q 紫外光聚合技术相比具有明显的特征翱独特的优势，落在许多领域有 着良好的艇展前景，如光予晶体的铝4 柞，光学数据存储，光栅光波导和三维精细 畿翔工等。艇是美于双毙予弓 菱聚合鹘聚台祝理满不满楚，袭褥蠢效魏双竞予霉l 发剂的种搬和数量相当的有限，研究敢光予聚合机谳对双光予光聚合技术的避一 步发展有燮要的指导意义。 1 4 2 零论文静主婺讲究内容 l ，以睬唑为母体，同时进一步考虑求溶性，特异识筻雌耧离的莛光量子产 率，菝爨大静双竞予暇牧截委分予懿设诗原理，浚诗舍成了嚣个赣鼹诧含秘 p v e c 和b p v e c ，引入禽羟基的毗嘴盐后不仅可以有效的提商毵水溶性，还增 搬了其与黻链d n a 结会的靶点。物理兜学性质测试袭征结果显幂熬具有较璺孑蛉 瘩溶缝，基尽黉掇挂溶裁零捷萁擎、双毙予荧悫强癀发誓援大麓游灭，疆援耐溺 得其在水溶液中足够的荧光强度；利用开口z 扫描披术测得其双光予吸收截谳， b p v e c 的l 鼓收截匠惠这1 5 5 g m ，在譬物荧光探针方蘧有巨大的绒瘸潜力。 2 、本漾题组疆变了纯合耪u v e c 鞫b 疆v e c 羲免攀熬囊受璎笺( 毯摇p 嚣蓬，漆裁 和钾离子) 的影响及其与鹕核苷酸、e t d n a 相互作用的光谱性质燮他。在这些糍础 l 童 山东大学硕士学位论文 上，本论文通过对烟草野生型植物根部细胞的染色成像实验对荧光探针b m v e c 的 性质作了进一步的研究。结果显示b m v e c 不仅可以进入活细胞对细胞核进行染色， 与商用荧光探针比较结果显示两者染色位点基本一致，并且b m l ，e c 可以在较低激 发光能量下成像。 3 、以紫外光光聚合机理为模板，通过研究b b a s ( 引发剂) 和t 咿t 姒( 单体) 间的光谱变化推断两者之间在吸收光子后形成了激基复合物，并利用e s r 技术首 次捕捉到了船a s 与c n 9 7 e 6 0 ( 单体齐聚物) 吸收两个光子后产生的自由基信号， 证实了d 一冗一d 型双光子引发剂引发的光聚合反应系自由基聚合。 1 4 3 本论文的主要创新点 l 、首次利用双光子吸收材料作为荧光探针进行植物根部细胞染色实验，得 到了烟草野牛型植物根部细胞的三维成像。 2 、利用电子自旋共振谱仪首次捕捉到了双光子吸收材料作为引发剂引发的 双光子光聚合体系中的自由基，证实了d 一兀一d 型双光子引发剂引发的双光子光 聚合系自由基聚合。 参考文献 1 m g t l p p e r t - m a y o r a n n p h y s l p z ，1 9 3 1 ，9 ：2 7 3 2 j d b h a w a i k a r , g s h ea n dp n p r a s a d ，r e p p r o g p h y s ，1 9 9 6 ，5 9 ，1 0 4 1 3 1 v og g u t , y a r o n h e f e t z ，i r e t i ee k o c h e v a ra n d f r a n z h i l l e n k a m p “t w o p h o t o na b s o r p t i o nc r o s ss e c t i o n so fg u a n o s i n e5 - m o n o p h o s p h a t ca n d u r i d i n e5 - m o n o p h o s p h a t ea t5 3 2i l m ，”zp h y s c h e m ，1 9 9 3 ，9 7 ：5 1 7 1 4 p e t e r t c s o ，c h c ny d o n g ，b s t t yr m a s t e r s ，a n d k e i t h m b e d a n d a n n u r e v b i o m e d e n g 2 0 0 0 0 2 ：3 9 9 5 l 。彤 f u ra n d 只b o g g e s s “镰r e v i e wo fo p t i c a ll i m i t i n gm e c h a n i s ma n d d e v i c e s u s i n go r g a n i c s , f u i i c r c n c s ， s e m i c o n d u c t o r s ， a n d o t h e r m a t e r i a l s , p r o g q u a n t e l e c 拉，1 9 9 3 ，1 7 ：2 9 9 1 3 山东犬学硕士学位论文 6 。j d 。b h a w a l k a r ，g s 。h e ，nn p r a s a d n o n l i n e a rm u l t i p h o t o np r o c e s s e si n o r g a n i ca n dp o l y m e r i cm a t e r i a l s , r e p p r o g , p h y s ，1 9 9 6 ，5 9 ：1 0 4 1 7 w k a i s e ，c g b ，g a r r e t “t w o - p h o t o ne x c i t a t i o ni nc a f 2 ：e u 2 + , ”p h y s r e v z e t ， 1 9 6 1 7 ：2 2 9 。 8 。m a t b o t a , d ，b e l j o n n e , j - l b r e d a s ，j e e h r l i e h ，j - y f u ，a a h e i k a l ，s 。邑 h e s s ，t k o g e j ，m d l e v i n ，s r m a r d e r ，d m e c o r d - m a u g h o n ，j w p e n y ，h r 6 c k e l ，m 。r u m i ，g s u b r a m a n i a m ，w 。w w e b b , x - l 。w ua n dc 。x u “d e s i g n o fo r g a n i cm o l e c u l e sw i t hl a r g et w o p h o t o na b s o r p t i o nc r o s ss e c t i o n , 国 s c i e n c e ，1 9 9 8 ，2 8 i ：1 6 5 3 9 p e t e rt c s o , c h e ny d o n g , b a r r yr m a s t e r s , a n dk e i t hm b e r l a n d t w o - p h o t o n e x c i t a t i o nf l u o r e s c e n c em i c r o s c o p y a n n u r e v b i o m e d e n g 2 0 0 2 ：3 9 9 1 0 gs h e ，gc x u ，pn p r a s a d ”t w o - p h o t o na b s o r p t i o na n do p t i c a l - l i m i t i n g p r o p e r t i e so f n o v e lo r g a n i cc o m p o u n d s ，”o p t l e t ，1 9 9 5 , 2 0 ：4 3 5 l1 j e e h r l i c h ，x l w u ，l 。s l e ee ta 1 ”t w o - p h o t o na b s o r p t i o na n db r o a d b a n d o p t i c a ll i m i t i n gw i t hh i s d o n o rs t i b e n e s ，”o p t l e t t ，1 9 9 72 2 ：18 4 3 1 2 j e e h r l i e h ，x l 。w u ，1 s l e e 矗a 1 ”t w o - p h o t o na b s o r b i n go r g a n i c c h r o m o p h o r e sf o ro p t i c a ll i m i t i n g , ”m a t e r r e s s o c s y r u p p r o c ，1 9 9 7 , 4 7 9 ：9 1 3 m t o p pa n dp m r e n t z e p i s “p i c o s e c o n ds t i m u l a t e de m i s s i o n i n a f l u o r e s c e n ts o l u t i o nf o l l o w i n gt w o - p h o t o na b s o r p t i o n , p h y s r e v a ，1 9 7 1 ，3 ： 3 5 8 1 4 y r e n ，q f a n g ，w t y u ，h l e i ，y p t i a n ，m h j i a n g ，o c y a n ga n dt c wm a k ，”s y n t h e s i s s t r u c t u r e sa n dt w o - p h o t o np u m p e du p - c o n v e r s i o nl a s i n g p r o p e r t i e so f t w o n e wo r g a n i cs a l t sd m a t e rc h e m ，2 0 0 0 ，| o ：2 0 2 5 l5 s m k i r k p a t r i c k , j w b b a u ra n dc m c l a r le ta 1 ”h o l o g r a p h i cr e c o r d i n g u s i n gt w o - p h o t o ni n d u c e dp h o t o p o l y m e r i z a t i o n ，”a p p l p h y s ，1 9 9 9 , 6 9 ：4 6 1 1 6 。s k a w a t a , h 8 s u n 。“f i n e rf e a t u r e sf o rf u n e t i o n a lm i c r o d e v i c e s , n a t u r e 2 0 0 1 ，4 1 2 ：6 9 7 l7 。d a p a r t h e n o p o l o u s , p m 。r e n t z e p i s t h r e e d i m e n s i o n a lo p t i c a ls t o r a g e m e m o r y , s c i e n c e , 1 9 黔2 4 5 ：8 4 9 1 8 j h s t r i c k l e r , w w w e b b t h r e e - d i m e n s i o n a lo p t i c a ld a t as t o r a g ei nr e f r a c t i v e 1 4 山东大学硕士学位论文 m e d i ab yt w o - p h o t o n 筘n te x c i t a t i o n , ”o p t i c sl e t t e r s ，l 辨l ，1 6 ：1 7 9 0 1 9 td b h a w a l k a r , n d k u m a r , c 。ez h a o , en p r a s a d 。 t w o - p h o t o n p h o t o d y n a m i c t h e r a p y , j c l i n l a s e r m e d s u r g ，1 9 9 7 ，1 5 ( 5 ) ：2 0 1 2 0 敷k f r e d e r i k s e n , i v lj g r g c n s e n ；er o g i l b y t w o - p h o t o np h o t o s e n s i t i z e d p r o d u c t i o no f s i n g l e to x y g e n , j a m c h e m s o c ，2 0 0 1 ，1 2 3 ：1 2 1 5 2 1 j h e l l e r , s h p a n g b u m 。kv r o s k o s “d e v e l o p m e n to fe n z y m a t i c a l l y d e g r a d a b l ep r o t e c t i v ec o a t i n g sf o r 秘s ei nt r i g g e r e dd r u gd d i w e f ys y s