1.1.2 荧光传感器的设计标准

分析物的荧光检测和成像需要有可用的探针。荧光探针的设计标准在研究中越来越重要。要使设计出的荧光探针合理，需要优化的参数数目是非常多的。（1）探针对目标分析物能够产生高度选择性荧光反应，并且不能与其它竞争分析物反应（即在其它分析物存在下，最容易与目标分析物形成复杂的结构）。（2）传感器对化学和光的稳定性好。（3）荧光要尽可能亮，在激发波长时，需要有高的摩尔吸光系数和荧光量子产率。（4）以1：1比例结合的分析物-探针化合物的极化解离常数（Kd）必须与需检测的分析物浓度（[X]）相匹配，而且1：1分析物-探针化合物产生的荧光强度与浓度范围在0.1Kd到10Kd的分析物相联系，超过这个浓度范围就不变。如果分析物浓度太低（[X]《0.1Kd），不能检测到荧光变化，因为没有重要的络合反应发生。如果分析物的浓度太高（[X]》10Kd），传感器已经饱和，不能再得到关于浓度的信息。（5）分析物浓度变化的时间分辨率是必要的，螯合剂和分析物的可逆络合-解离是快速的，这样才能达到分析物浓度的实时监测和发生颜色变化。（6）荧光信号增强或在激发或发射波长移动的传感器比荧光淬灭且有较低信噪比的传感器更好。对于定量测量，在激发或发射波长，与分析物络合伴有波长移动的荧光传感器是非常好的。通过两个激发或发射波长的比率测量，根据化合物的Kd能够测出分析物的未知浓度。（7）在可见或近红外（650-900nm）区域内，能够吸收或发射光的传感器比紫外分光光度计有着更多的优点。[（a）激发源为低成本的激光；（b）发射波长与检测器匹配；（c）不需要昂贵的石英光学部件；（d）光散射效应小。]

尽管目前的荧光传感器并没有完全符合这些标准的，有部分优点的传感器可以进行优化改善。文献综述

1.2 BODIPY类荧光传感器概述

1.2.1 BODIPY性质介绍

BODIPY类（4,4-二氟-4-硼-3a，4a-二氮杂-s-引达省）荧光染料[1-2]越来越成为一类重要的且研究非常热的荧光染料，其基本结构单元如图1.1所示。它具有很多优点，比如说高的荧光量子产率；对溶剂的极性和pH不敏感；相对较好的光热稳定性；灵敏度好；高的摩尔消光系数和吸光系数；结构易于修饰，通过引入一些共轭基团，将其红移至近红外或红外区域。基于以上诸多优点，BODIPY类荧光染料现在被应用于越来越广泛的领域。

图1.1 BODIPY基本结构单元

1.2.2 BODIPY核的合成

二氟硼二吡咯亚甲基合成方法的核心主要是基于众所周知的卟啉化学研究，合成了母体BODIPY发色团[3]。源:自/优尔-·论,文'网·www.youerw.com/

通过酸催化冷凝的醛与吡咯反应得到联吡咯甲烷。在这个反应中，未取代的吡咯通常被用作溶剂来防止聚合作用，通过修饰，吡咯的用量会减少[4]。另一方面，2位被取代的吡咯，多次冷凝不会产生竞争的副反应，不需要过多的吡咯。联吡咯甲烷不是一种稳定的化合物，因为它们对光、空气、酸很敏感，最好合成之后立即使用。联吡咯甲烷氧化得到二吡咯亚甲基或者二吡咯甲烯，氧化剂可以用DDQ或四氯对苯醌，后者提供更温和的反应条件。当醛不是一种芳香醛时，只有少数反应会发生，氧化在其它情况下很难发生。将二吡咯甲烯加入到碱和三氟化硼醚合物中，得到高产率的二氟化硼化合物。BODIPY染料的化学稳定性使得一些间位芳香取代物有一些合成后修饰，比如说氧化反应、还原反应、芳香亲核取代反应，并且没有明显的染料分解。