基于四苯乙烯及聚芴衍生物的新型荧光探针的设计合成及应用研究

摘要

细胞内存在多种活性小分子，这些物质对于细胞乃至生命体都至关重要。例如，硫化氢作为生物体内重要的信号分子，与多种生理过程密切相关，包括抗氧化，对抗缺血再灌注损伤，参与细胞凋亡等。另外，唾液酸糖苷作为肿瘤标志物，主要存在于组织细胞的膜外侧或血液中，近来的研究发现当生命体发生炎症肿瘤等病变时，唾液酸的含量会升高。因此，发展用于硫化氢及唾液酸糖苷监测的新型荧光探针对于研究相关疾病的发生发展有着重要的意义。
　　本研究主要内容包括：⑴以四苯乙烯为荧光团设计合成了荧光探针TPE-NP，该双信号分子探针由两部分构成，一部分是四苯乙烯具有荧光性质，另一部分可以475 nm处有明显吸收。我们将两者通过对硫化氢有特异性响应的共价键结合以使其对硫化氢具有高度选择性。该探针由于硝基的强吸电子效应，使其荧光量子产率很低，发光很弱，但是当遇到硫化氢时，该探针的荧光团与硝基部分分离，荧光团四苯乙烯脱离出来，荧光恢复，且释放出吸收值在470 nm处的2,4-二硝基苯硫酚。因此，探针在遇到硫化氢前后不仅会发生荧光信号的变化，还会发生紫外吸收及颜色的变化。在此，本文做了如下具体工作，首先，优化了该探针在体外检测硫化氢时的响应条件，包括缓冲体系的选择、探针浓度的选择，响应时间的选择等。在此基础上，测试并计算了该探针检测硫化氢的荧光响应工作曲线。其次考察了测量环境下可能存在的活性氧、活性氮、常见阴离子及还原性物质的该探针与硫化氢响应时的干扰。第三，将该探针应用于水样中硫化氢的检测及回收率的计算。第四，将该探针应用于细胞中内源性及外源性硫化氢的检测，并考察了与硫化氢响应之后荧光团的抗光漂白性，最后将其应用到秀丽隐杆线虫体内，并建立了线虫饥饿模型，以观察在饥饿状态下，线虫体内内源性硫化氢含量的变化。⑵唾液酸糖苷作为肿瘤标志物，其变化对于一些重大疾病的诊断及治疗都有重要的临床参考价值。尽管目前荧光探针已经成为研究唾液酸及其衍生物的有力工具，但是仍然有许多缺陷，如比较强的背景干扰及差的组织穿透力等，因此发展一种低背景干扰、组织穿透深的探针用于检测识别唾液酸糖苷对于深入研究唾液酸糖苷与重大疾病的关系具有重大意义。在此，本文以聚芴为双光子荧光团，结合分子印迹技术设计合成了特异性识别唾液酸的荧光纳米探针。该探针以含有硼酸基团与茜素红S结合，致使荧光猝灭。加入唾液酸后，茜素红S被竞争下来，荧光恢复。在此基础上，测定并计算了荧光响应工作曲线，考察了血液中常见含量较高的蛋白对该反应过程的干扰，比较了非印迹与印迹材料对于唾液酸的响应情况。将该探针用于不同细胞表面唾液酸糖苷的成像分析，并且实现了小鼠体内不同深度组织的唾液酸糖苷的成像，最后通过双光子荧光成像成功的区分了肿瘤组织和正常组织唾液酸糖苷含量。