分会

第三分会：超快光谱

摘要

非天然氨基酸（UAAs）荧光探针具有与天然氨基酸类似的尺寸和性质，不影响被探测生物分子的性质，因此在生物研究方面具有广泛的应用前景。为了寻找新型UAAs荧光探针，考虑到天然色氨酸含有吲哚环结构，我们探究了两种同时含有CN基团和N杂取代的吲哚衍生物，即4-氰基-7-氮杂吲哚（4CN7NI）和1-甲基-4氰基-7-氮杂吲哚（1M4CN7AI）在六种代表性的质子和非质子溶剂中的吸收和发射等光物理性质。将CN和N杂两种取代结合在一起，能够改进探针的荧光特性而有拓展其生物应用。与吲哚相比，两种荧光探针的吸收光谱均显著红移；在水中的发射光谱集中在蓝绿波段，荧光强度高且具有相对较长的寿命（对于4CN7AI和1M4CN7AI，其水中的量子产率QY分别为0.29±0.04和0.35±0.08，最大发射波长分别为455和470 nm，单指数寿命分别为6.2±0.6和7.4±0.7 ns）；相比于质子溶剂，4CN7AI在非质子溶剂中具有更高的荧光量子产率及更长的荧光寿命。相关研究表明，7AI在其电子激发态下会经历溶剂辅助的双质子转移过程，因此互变异构化可能有助于4CN7AI在质子溶剂中的激发态衰变。然而，与7AI不同的是，尽管N-甲基化（1M4CN7AI）导致在除水之外的质子性溶剂中的QY显著增加，我们没有在4CN7AI于醇溶剂中的荧光光谱中观察到互变异构体的发射峰。此外，我们发现在二甲亚砜（DMSO）中，两种衍生物的QYs基本一致。由于具备上述独特的光物理性质，4CN7AI和1M4CN7AI以及它们所对应的非天然氨基酸（4-氰基-7-氮杂色氨酸和1-甲基-4-氰基-7-氮杂色氨酸）探针可作为一种研究蛋白质构象和水合动力学的有效工具，用于光谱或成像研究。

关键词

吲哚衍生物；荧光量子产率；荧光寿命；生物荧光团

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