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菁染料具有摩尔消光系数大、易于合成和纯化、适当的荧光量子产率等优点,已经被广泛应用于许多领域,如：太阳能电池、pH探针、离子探针等。由于菁染料能与很多生物分子,如蛋白、核酸相互作用,并引起光谱的移动、强度的变化,因而这类染料在生物领域应用极为广泛。本文主要针对吲哚类菁染料进行合成与相关性能的研究。基于方酸菁染料光稳定性不好、水溶性差等缺点,设计并合成了三个含有酰胺基团的方酸菁染料。相关实验结果表明,酰胺基团的引入,可以明显改善染料的光稳定性、降低染料在水中的聚集,提高染料在水中的摩尔消光系数和荧光量子产率。并且与牛血清白蛋白(BSA)的作用发现,含有两个酰胺基团的对称方酸菁染料Ⅱb(2,4-二(1-(N,N-二乙氨基羰甲基))-3,3-二甲基吲哚-2-甲烯基)-3-氧-1-环丁烯-1-醇)的荧光强度和BSA浓度之间有很好的线性关系,可在0.2-3μmol-1范围内对BSA进行定量检测。选择光稳定性好的苯乙烯类菁染料作为研究对象,合成了六个由不同连接基团连接的两种波长范围的双半菁染料。使染料在水中的自身荧光降低,提高染料与生物分子作用的灵敏度。测试结果发现,染料Ⅲc(1,1’-(1,6-己二基)-双(2-(4-二甲胺基苯乙烯基)-3,3-二甲基吲哚))对脱氧核糖核酸(DNA)响应很好,作用后荧光最大增强可达90倍,比相应的单染料增强倍数大15倍,而且可对0.02-30μmol-1的DNA进行定量检测。而染料Ⅲh(1,1’-(对二苄基)-双(2-(4-二甲胺基苯丁烯基)-3,3-二甲基吲哚))则对BSA响应较好,最大增强可达19倍,是相应单染料增强倍数的13倍,可对0.02-8.5μmol-1的BSA定量检测。而且有四个双染料可以进入活细胞,为这类染料在细胞器可视化方面的应用研究建立基础。设计合成了一系列具有固态荧光的苯乙烯类菁染料,通过单晶衍射发现,这类染料在固态分子间不存在π-π堆积作用,是这类染料具有固态荧光的主要原因。而且染料的阴离子由于可与染料主体的不同位置的H原子具有氢键作用,在晶体形成方面起重要作用。合成了六个pH敏感的苯乙烯类菁染料,溶液中的pH滴定结果显示,它们的光谱随pH的改变变化明显,并伴有波长的移动。其中四个染料的pKa适于活细胞酸性细胞器成像,细胞通透性实验显示这些染料都具有很好的细胞膜通透性。其中,染料Vd(1,3,3-三甲基-2-(4-羟基苯乙烯基)-5-硝基吲哚)具有双发射性质,可以双色细胞成像。