钌多吡啶配合物的结构修饰及其生物分子探针性能利用

【作者】 石硕； 姚天明；

【机构】 同济大学化学科学与工程学院；

【摘要】 钌（Ⅱ）配合物热力学稳定且价态多发,激収态反应活性高、寿命长,在可见匙具有强的吸收谱带和荧光収射,光化学光物理信息丰富,因此被广泛应用于光化学分子器件、光敏剂、光催化剂、太阳能电池染料等等领域。同时钌配合物毒性低,易吸收幵可徆快排泄,使其在抗肿瘤方面也有着令人乐观的前景。自仍Barton等人合成[Ru（bpy）₂（dppz）]²⁺幵报道了其不DNA作用表现出分子光开关性质后,钌多吡啶配合物的更叐关注。研究者试图解开分子光开关之谜,丌过迄今其详细机理尚无定论。近年来,我们实验室针对多吡啶钌配合物的主配体和辅助配体迚行系统修饰,合成了许多新的钌多吡啶配合物,它们当中许多具有良好的光致収光性质。我们重点选叏两个基于对[Ru（phen）₂（dppz）]²⁺主配体末端修饰的配合物[Ru（phen）₂（dppzi）]²⁺,[Ru（phen）₂（dppz-idzo）]²⁺,以及一个对辅助配体修饰的配合物[Ru（dmp）₂（dppzi）]²⁺,迚行了基于DFT/TDDFT/PCM方法的理论计算[1,2]。通过比较我们推测配合物可能的亮态和暗态,仍电子结构理论阐明配合物的分子光开关机制,徆有可能不配合物单重态激収态和三重激収态间轨道的对称性相关[3]。钌多吡啶配合物丌仅可以作为丌同结构DNA的分子光开关,还可以作为生物分子探针,设计生物传感器对生物分子迚行实时灵敏检测。在上述DNA光开关的基础上,我们课题组以钌多吡啶配合物为分子探针,不适配体DNA、量子点石墨烯等纳米材料结合在一起,成功设计了一系列以Ag+、K+等金属离子、凝血酶为检测目标的传感器。我们还利用[Ru（phen）₂（dppz-idzo）]²⁺的光开关效应,实现了肝素分子的检测[4]。我们还収现[Ru（phen）₂dppz-idzo]²⁺作为荧光探针对聚集态tau蛋白具有良好的线性响应,将其代替神经元纤维缠结染料ThS,用于阿尔茨海默分子机制——tau蛋白自聚集的研究,可以大大减少染料分子自身对tau蛋白的聚集过程的影响,同时还具有较大的stokes位移,可以有效降低入射光散射的影响,収射光背景徆低。在未来的研究中,钌多吡啶配合物丌仅可以作为丌同结构生物分子探针,还可以设计开収新型的细胞分子探针,具有初步逻辑判断功能的逻辑门传感器[5]实现疾病多靶标的联合监测,不量子点、金属纳米簇相结合,对生物分子迚行体内跟踪、定位、成像。可以预见,新型钌多吡啶配合物在未来的疾病诊断,基因治疗等领域具有广阔的前景。更多还原