中文摘要：

荧光检测灵敏度低是DNA芯片等核酸荧光分析技术的主要缺点。利用聚合酶及反转录酶将染料标记的底物Dye-dNTP直接导入DNA,可望大大提高灵敏度，但受到酶对Dye-dNTP相容性差的制约。本项目改变探针分子设计思路，提出用最易转动的柔性醚键链连接dNTP-炔丙基与染料基，同时在染料分子上引入多个净负电荷。其主要功能为①消除染料与DNA碱基疏水部位的亲和力；②增大染料与DNA链上磷酸酯阴离子间的静电排斥作用，使染料基团远离DNA主链；③醚柔性链可减弱Dye-dUTP/酶/模板在空间取向调节中的阻碍，增加酶与Dye-dUTP的有效结合，增大酶导入荧光底物的效率；④染料上多个负电荷，还可增大标记到DNA链上的染料间的静电排斥力，从根本上消除疏水性染料相互聚集而产生的荧光淬灭，从而真正做到荧光强度随染料引入量的增加而增强。项目的完成可望得到比引物标记法高1-2个数量级的荧光检测灵敏度。

结论摘要：

荧光灵敏度低是DNA等核酸分子及各种小分子荧光探针分析技术的主要缺点之一。本项目改造BODIPY、罗丹明等荧光染料的分子结构，开发了光谱性能性能优异的荧光团，从而设计合成了高灵敏度的不同系列的Hg2+、Cr3+、Fe3+、Cu2+、Zn2+等阳离子荧光探针和F-、焦磷酸或磷酸根等阴离子荧光探针；双光子荧光分子能避免由单光子荧光分子产生的诸如荧光漂白、光致毒和生物自发荧光干扰等缺陷，并且兼具定靶激发、高横向分辨率与纵向分辨率、降低荧光损耗等优点。因此，本项目在单光子荧光探针的基础上进一步合成了D-A-D和D-π-A结构的双光子金属阳离子探针，并对它们的性能进行了系统研究；合成了一系列带有DNA结合单元（双边吖啶、双边芘以及双边蒽）的双核铁配合物。DNA裂解活性研究显示相同条件下，带有双边吖啶的双金属配合物Fe2Le具有最高的活性。为了进一步证实双金属铁配合物对磷酸二酯的水解活性，以BNPP及HPNP为底物的动力学实验也被进行。结果显示氨基以及胍基的引入同样能提升双核铁配合物对磷酸二酯的裂解活性。