卟啉和金属卟啉的荧光寿命

第 �卷 第 � 期 ����年 � 月 发 光 学 报 � � �� � �� �� � � � � ! ∀ # � �� � �� � � � � �� � � , � � � � � � 。 一 ���� 叶琳和金属叶琳的荧光寿命 ‘ 王秀兰 李 莉 于英宁 侯耀武 羊彦衡 王文韵 �中国科学院长春应用化学研究所� ����年 � 月�� � 收到 在单光子计数仪器上测量了一系列叶琳自由碱和金属外琳的荧 光寿命 。 在光动力治癌疗法中用 作 光敏 剂的� � � 缓冲溶液呈现双指数荧光衰减 � 丫二 ��� 的短寿命组分是聚集态 � � � 的征, 而� 二 ��� � 的长寿命 组 分是单体� �� 的表征 , � � 缓冲溶液却呈现单指数衰减 � 有七个叶琳或其金属络合物的寿命是初次报导 � 某 些睁琳化合物的实测寿命与计算值符合 良好。 引 言 荧光寿命是分子物理的一个重要参数 , 由于一般分子的寿命在�犷 吕一��一 ’。秒范围 , 快响应探测技术 , 故荧光寿命通常不若荧光光谱和量子产率等其它荧光参数那样使 用得广 泛 � 但是随着电子学 、 计算机和激光技术的迅速发展 , 自行组装毫微秒荧光测量 装置已有可能 〔 ‘ ’, 整套商品仪器巳有出售 , 人们对分子荧光寿命数据的向往就加强 了 � 确实 , 有很多信息是荧光光谱不能或单独不能给出的 � 例如 , 若一个分子或分子体系内 含有两个或更多的荧光团 , 它们所处的环境会是不同的 , 但它们各别的发射在溶液的荧 光谱中可能分不开 � 如果它们有不 同的寿命 , 则跟踪荧光衰变就有另一个机会来分辨它 们 � 又如 , 同一分子品种的单体和聚集体的荧光谱往往是相同的 , 但它们的荧光寿命有 所不同 。 现被用作恶性肿瘤光疗法中光敏剂的血叶琳衍生物 �� � � � 及其活化制剂�加�。丘�� 一 �� 等对肿瘤细胞的杀伤力的大小 , 与它们所含的聚集体含量有关 � 弱荧光的聚集态� � � 对肿瘤 细胞有更大 的亲合力 , 导致药物 �即光敏剂 � 增强的积累和加长的滞留时间 。 时 间分辨荧光研究 〔 � , � 」表明 , 各种 � � � 制剂的荧光衰减为双指数形式 � 一个组分的寿命 ‘ , 丝 ��� � , 另一组分的寿命� � 丝 ��� , 前者相应于 ‘� � � 单体 , 后者相应于 � � � 聚集体 � 沈询等‘ � �得到在水溶液和细胞内� � � 的荧光衰减均为单指数形式 � 我们作了进一 步 验 证 , 对� � � 水溶液 ��� � � � �� 得到双指数衰减 , 对� �水溶液得到单指数衰减 � 本文还测量了其它一些天然外琳和合成外吩以及某些金属络合物的荧光寿命 , 并从 补国 家自然科学基金资助项 目 � � 期 王秀兰等 � 外琳和金属外琳的荧光寿命 它们的荧光光谱 、 吸收光谱和量子产率计算了寿命值 , 与实测值进行了比较 � 某些金属 外琳的寿命值未见报导 � 二 、 实 验 部 分 试样� 各种外啦和金属叶琳来源同文献 〔� ’� 溶剂 � 优质纯 乙醇和去离子水 , 无荧光本底 。 荧光寿命测量 � 在英国 � �� � �� ��� �� 户�� ��� 公司出品的� � 一 �� 毫微秒荧光分光光 度计上进行 � 使用� � �� �� � 红敏光电倍增管 , 冷却至 一 �� ℃ � 激发灯波长�� �� � , 脉冲 频率�� �� �电压��� 。 溶液浓度� � � ��一 “� �� � � 一 “ � 荧光衰减曲线在 � � � ��� ! 计算机 上作解卷积处理 , 与理论衰减函数相拟合 , 得出荧光寿命数据误差约士� � ���� � 量子产率和辐射寿命采用本文部份作者前文 〔“ ’的数据 � 三 、 结果与讨论 表 � 给出所测叶琳和金属外琳的荧光数据 , 并列入可能找 到 的文 献 数 据 以 资 比 较 � 可以看出 , � � 、 � � � � � � 、 � �� � � � � 和� �� � � �� � �� 的实测寿命和计算寿命的符 合是比较好的 。 � � �� � � 、 � � � � � � 、 � � �� � � �、 � � �� � �、 � � �� � �、� � �� � � �� � � 、 � � �� � �� � �� 的实测寿命被我们初次给出 , 从数值上看是合理的 , 有的符合计算值 � � � � 的寿命测量值文献数据差异较大 , 我们的结果与用同类仪器所测得的数值 〔“’。 ’ 相近 � 文献 〔 � �的�� � ��� 似乎也无可非议 � 文献 〔’“ ’列出的 �� � ��� 可能偏高 , 因为同时给 出的 � � � � � 的寿命 � � �� �比公认的��� 高得多 , 虽然与�� � � �� 的计算值接近 � 因很多荧光 寿命数据表明 , 用 �� ! �� �� �· � �� �的辐射跃迁 几率公式求出的� 吴并不总是导致习实测值一 致的 � 呈。 � � 和 � � � 在甲醇或乙醇溶液中都以单体形式存在 , 故理应呈单指数衰减 , 衰减常 数约为 ��� �� � � � 和其它活性制剂的缓冲水溶液中都含有大量的� � � 聚集体 , 决定了它 们在光动力疗法中效力高� 时间分辨荧光检测也得到了表征单体和聚集体的二个组分 � 我们的� � � 在荧光光谱表现有特征于聚集态的� ��� �� 吸收峰 ’‘“ ’ , 表明聚集体含量相当 大 , 故时间分辨检测得到了除长寿命组夯而外的短寿命组分 � 检测出� �组分是在计算机 上分别按单指数和双指数拟合 , 只对双指数拟合得到误差和 自相关函数的无规分布作为 判据的 �图 � � � 我们对 � � 的缓冲水溶液只得到单一寿命 , 这表明该溶液中聚集体 含 量很少 � 文献 ‘“ ’虽然对 � � 缓冲水溶液得到了 � �组分 , 但含量也比� � � 水溶液中的含量 小几倍 � 这种情况正说明了采用 � � � 作为光动力疗法中光敏药物的原因 � 以上 , 本工作通过 � � � 例子表明了利用寿命测量来分辨不同的荧光物种 � 对一些外 琳 自由碱和抗磁性金属外琳所提供的寿命数据 , 对于它们在光动力治疗 、 日光分解水 、 光化学 、 电化学 、 催化等各方面的应用是有用的 � �� 发 光 学 报 �卷报 表 � 。卜琳和金属。卜琳“ 的荣光数砂 � � � �� � � 五� ��� � �� � � � � � � ��� � �‘ � � � ��了��� � � � � ��� ��� �� � ��夕�知� � 化合物 溶 剂 本 工� �� � � � � � � 作� � �� �� �� 盖 么� �� � ��� � � � � � �� � � � �� � � �� � , , � �� � � � � 、� � �、‘、 “� “ � 」 � �� ���� � � � � ‘ � �� �� � �呈�� � � �� � � � 动� � 。 �� � � 。 � �� 。 � � � �� 。 �� � 。 �� � � � � � �� � �� ! ∀ # ∀ ∃% �&∀ ∋()# ∗ +∀ ,% ∀ �� % ∀ # −)(∋ −−+ %。 0 8 1 …"一 | 一|| Ž 队l一 | ‘ ! T P P C 。工I‘ { 9 . 7 1 2 6 0 。 1 1 O C L T P P C 0 H 6 3 。 2 1 6 3 0 。 0 2 0 Z n ( H P ) 1 ‘ 8 5 9 0 . 0 2 4 Z n ( H P D ) Z n ( P P ) Z n ( P C ) C Z H S O H ( N a O H ) C Z H S O H ( N a O H ) C Z H : o H { ‘N a O H ) 1 e 2 H S O H - · ; (一) 1 · * (一) …· , (一 , { 。! ) ·“一 , 1、. : { 、2 .3 3 ‘2 、 } } } - 一 }‘ 1 2.7 。 { { } 9一 … … … …}:‘ ,l 7 3 ( 6 ) { } , 3一 ‘ …191、12 ,…。一 ,…3一(12) _ 兰… … … ‘… … 1 … ’… …… …2。 7 ( N a O H ) Z n ( T P P ) C 6 H 6 M g ( o c 一 { L T p F ) 1 C o H 。 2 . 0 2 . 7 1 _ 7 5 O 2 . 0 ( 7 ) 2 . 2 ( 8 ) 2 . 7 ( 1 0 ) 5 6 。 3 ( 7 ) 5 7 ( 1 2 ) 5 7 。 4 ( 1 1 ) 连8 …。一}{ 2 。 1 1 5 9 ( 1 2 ) Z n ( O C - L T P P C o H ‘ H P : 血外琳; H P D 血叶琳衍生物; P P 原外咐; T PP 四苯基叶吩; O C LT P P : 四一邻氯苯基外吩 b . 勺 : 实测寿命; 了10 辐射寿命 , 从公式 1/仆 。二 叙朋 0 x l。一 , 托 2 < vf 一 ) 一 i 吕1汤 V—gu、e(v )d l几v求 出冲 r ;量子产率; ;奋: 寿命计算值 , ‘下二 ‘全“劝卜 期 王秀兰等: 外琳和金属外琳的荧光寿命 一一一卜公 05 卜 、… 1王P l〕 \ ‘、 灯 气体冲 补\\\ 广leel l !I卜卜 l les裸we卜Lfr 1 5 .只 、1 1 , 乏; 艺5 1 7 () 谁7 . 4 2 5‘二 ( ,1 5 ) 货{, 7 8 . 性) 9戊.了4 2 ({ 5 1 艺 0 5 通道数 ~ 1 . 0 L~一 _生 ~ 一 J _ ~ 上之, 七 劫关 J直数 占- ~ -一- - - 山- 2 0 ‘ 图 (a ) H P D 水溶液 (pH 二7 .4) 衰减曲线 , 点线一实验曲线 , 实线一双指数拟合曲线. (b ) 自相关 函数 (i ) 双指数拟合 , (i i) 单指 数拟合 。 F i g ( a ) T h e d e e a 了 eu r v e o f H p D a q u e o u s so lu tio n ( p H = 7 . 4 ) , e x p e r i 口e n ta l cu 即e(d otte d line) , d ou b l e e x p o n e n t i a l l y f 姚七e d e u rv e ( so lid lin e ) . ( b ) A u t o e o rre lat io n fu n e tio n f o r ( i) d o u b le ox p o n o n t ia l fit t in g , ( 1 1 ) 5 1 红g l e e x p o n e n t ia l f itt i n g . 参 考 文 献 〔l 〕 〔2 〕 〔3 〕 阮康成 、 江寿平和 孙炳 荣 , 生 物化学与生物物理学报 , . A n d re o n i , R . C u b e d d u , 5 . D e s iv er t i a n d P . . A n d : e o n i a n d R . C u b e d du 1 4 , 5 , 4 4 1 ( 1 9 8 2 ) 。 L a p o rt e , C 孙哪.P九y :. L 已t索. , 5 5 , 5 3 ( 1 0 5 2 ) 。 , C 耘e爪 。 P 瓦夕s 。 L e 言七. , 1 0 0 , 5 0 3 ( 1 9 8 3 ) 。 AA 〔4 〕沈询 、 马海官等和陈秀 苇 、 周晓岗等 , 生物物理学报 , 1 , 3 , 1 99 (1 9 8 5) . 〔5 〕王文韵、 羊 彦衡 、 于宝贵、 关中素 , 发光与显示 , 5 , 4 , 3 7 ( 1 9 5 4 ) . 〔6 〕张兴康、 郭础 、 马纫兰 , 〔7 〕Q sam u o h no , Y o u k o h 〔8 〕A .T . r p a双幻坦 又。 〔9 〕S h iger 胜 o h s h i m a , “ M - 化学通报, 1 , 3 0 ( 1 9 8 2 ) . K a i z u a n d H i r o s h i K o b a y a s h i , J . C 九e琳. P 耘y s. , 5 2 , 1 7 7 9 ( 2 9 5 5 ) . r . q 6 可p K o , O 刃T 万K A 月 C 几 e K T P o e K o 兀叱只 3 1 , 5 4 5 ( 工。7 2 ) . T a k a s h i K a ji孔ra, e t a l . , J . 尸耘y s . c 九e邢. , ( 1 0 〕A . H arrim an , J . e 耘e邢. S oe . , F a ra d . T r a n s . 9 0 , 4 或7 4 、( 1 9 8 6 ) · 1 , 7 6 , 1 9 7 8 ( 1 9 8 0 ) . 〔22〕P . G . S eyb old an d M . G outerm an , J . 〔12〕 D .J. Q u im b y an d F .R . M o7 。 S p e e r r o s . , 3 1 , i ( 1 9 6 9 ) . L o n go , J . A 机. e 孔e. S o e . , 9 7 , 5 1 1 1 ( 1 9 7 5 ) 。 〔13〕王文韵 、 周志洁、 王黛青等 , 光敏治痛药物一长春H P D , 吉林省科委技术鉴定 , ( 1 9 8 4 ) 友 尤 字 张一...州. . . . . . . . 曰. . 发 光 学 报 9 卷 F L U O R E S C E N C E L I F E T I M E O F P O R P H Y R I N S A N D M E T A L L O R P H Y R I N S W a n g X iu la n L i L i Y u Y in g n in g H o u Y a o w u (C耘a件g c耘“件 I林s玄落七“公e o f A P P落宫己d C h e m 玄str夕, A c a d e m 宕a s 玄儿富ca ) R eeeive d 27 M ay 1057 A b s tra e t T h e fl u o re see n ee life im e o f a n u m b er 0 1 P o rP h y r in fr e e b a ses a n d m e ta l- lo P o r P h狱ins has b een m easured on a single Pho ton eou ntin g aPParatus .Th e H P Dbulfer solution used as th e sen sitizer fo r th e p ho to dy n am ie th eraPy of eaneer disPlayed a dou ble ex PO nen tial deeay , w i t h a s ho r t l i f e t i m e co m P o n e n t o f 丁丝 3 n s eh a ract e rist且e 01 aggregated H p D an d a lon g liletim e eom pon ent of 丁丝 14n s eh ara e te ristie o f th e m o n o m er ie H P D ;a t th e m ea n w h ile , t h e H P b u 扮e r so lu tio n d isPl a y e d a sin g le ex P o n en tial d ee a y . T h e lifetim e s o f se v en PO rP h对in s or th eir m etal eom Plex es w ere m easured for th e first tim e. T h e m easu red lifetim e of sev eral su bstan ees are in good agreem en t w ith th e ca leu lated v alues.