基于BODIPY染料的亚硝酰氢荧光探针的研究

摘要

本文通过设计、合成一系列新型有机小分子荧光探针，特异性地检测亚硝酰氢（nitroxyl，HNO）这一生理活性物种，探索探针分子选择性地结合在特定细胞器内的问题，实现了在分子、细胞和活体三个层次上的原位、实时、动态荧光成像分析。研究结果将对揭示生理条件下HNO的产生及作用机制等规律有重要的意义。论文共分五章，内容如下：
　　1、首先简要介绍了小分子荧光探针的基本概念、设计思路和识别机理。有机小分子荧光探针通过荧光信号的变化完成对目标物质的识别，具有操作简单、高灵敏度、特异性选择及原位检测等优点。因此，设计合成具有应用价值的新型有机小分子荧光探针具有重要的意义。氮杂氟硼吡咯（Aza-BODIPY）荧光团因其结构稳定，量子产率高，易于修饰等优异的光化学物理性质，已被广泛的应用于荧光探针的设计合成。HNO作为NO的单电子还原产物，由一氧化氮合酶（NOS）通过氧化降解 L-精氨酸而成。研究表明，HNO可以增强正常心脏及衰竭心脏的心肌收缩力，同时舒张血管，故可作为治疗心力衰竭的潜在药物。本文基于BODIPY荧光团设计合成了三种分别检测溶酶体、线粒体以及细胞质中亚硝酰氢的近红外荧光探针。
　　2、鉴于三苯基膦基团与HNO作用生成氮杂叶立德，氮杂叶立德随即发生分子内酯氨解反应生成相应的醇类和酰胺，我们报道了一种定位于溶酶体的检测亚硝酰氢的荧光探针Lyso-JN。实验表明，Lyso-JN具有选择性好、灵敏度高和细胞毒性低的特点。这种小分子荧光成像探针能够定位于细胞溶酶体，并且很好的实现了亚硝酰氢在RAW264.7细胞内和BALB/c小鼠内的成像。
　　3、设计合成了一种定位于细胞线粒体的检测亚硝酰氢的荧光探针Mito-JN。该探针由BODIPY荧光团为母体，三苯基溴化磷阳离子为线粒体定位基团，三苯基膦基团作为HNO识别基团。实验表明，Mito-JN具有良好的选择性、较高的灵敏度和低细胞毒性。该探针已成功检测到RAW264.7细胞线粒体中外源性HNO和由NaNO2和Na2 S协同刺激产生的HNO。此外，实现了BALB/c小鼠中HNO的成像。
　　4、报道了一种用于检测细胞内亚硝酰氢的具有对称结构的荧光探针Cyto-JN。实验表明，Cyto-JN探针与亚硝酰氢的反应比例为1：1，具有高选择性、良好的灵敏度和低细胞毒性。该探针可用于检测水溶液和牛血清中的HNO，具有良好的细胞膜渗透性，可以避免背景荧光对检测的干扰。我们利用该探针完成了流式细胞仪分析。实验表明，Cyto-JN能够检测到RAW264.7细胞内不同水平的HNO浓度，并且实现了活体小鼠荧光成像。
　　5、文章的最后，对本文的主要研究内容进行了总结，概括了本文的主要观点与结论。

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第一章 绪论

1.1分子荧光探针

1.2 BODIPY荧光团

1.3用于检测亚硝酰氢的荧光探针的进展

第二章 定位溶酶体的检测亚硝酰氢的探针Lyso-JN的设计研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3实验的结果与讨论

2.4本章小结

第三章 定位线粒体的检测亚硝酰氢的探针Mito-JN的设计研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3实验的结果与讨论

3.4本章小结

第四章 具有对称结构的检测亚硝酰氢的探针Cyto-JN的设计研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3实验的结果与讨论

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

在校期间的研究成果及发表的学术论文

致谢