新型含硒荧光探针的合成及其在生物活性物质检测中的应用

摘要

细胞内的氧化还原平衡状态对维持生物体的正常生理功能是极为重要的。细胞的氧化还原状态是通过控制活性氧和还原性物质的量使这二者之间达到平衡来实现的。一旦活性氧在体内过度产生，将会导致“氧化应激”的发生，进而对细胞产生危害。由于氧化应激的爆发会引起氧化还原状态的失衡，许多疾病与活性氧有着紧密的联系。因此，研究细胞内氧化还原循环具有重要的生理学、病理学意义。
　　过氧亚硝基阴离子(ONOO?)是一种很强的氧化剂，在生物体中发挥着十分重要的作用。它是通过细胞内的一氧化氮和超氧阴离子发生反应生成的，对人体既有有利的一面，也有有害的一面。当ONOO?的量处于细胞可控的范围内时，它有利于细胞发挥正常的生理功能。而当ONOO?大量产生，超出了一定范围时则会引起DNA的损伤、脂质过氧化等对细胞有害的结果。在已报道的检测ONOO?的方法中，荧光法与其他的方法相比具有显著的优势。此外，开发可逆的荧光探针用于监测细胞内ONOO?浓度的变化对于研究ONOO?的产生、代谢以及对细胞的动态损伤过程有着重要的意义。
　　硒是一种公认的口服抗氧化剂，也是许多酶类的活性位点的重要组成部分。由于硒具有可发生氧化还原反应的化学性质，许多有机硒化合物可以模拟生物酶的催化功能。这些含硒化合物的重要的生理作用之一就是对ONOO?的清除作用，进而保护细胞不被ONOO?所损伤。2000年，Woznichak等人报道了含硒醚结构的化合物可以被ONOO?氧化成相应的硒亚砜，并且可以被抗坏血酸还原回硒醚的结构，形成氧化还原循环过程。尽管有越来越多的证据表明，含硒化合物有抗ONOO?氧化的作用，而且氧化后的产物还可以被体内的还原物质还原回初始状态，但是将硒元素融合到荧光探针里，用来可逆检测活细胞中的ONOO?及氧化还原循环的成像到目前为止还未见报道。
　　本论文基于含硒荧光探针与活性氧自由基或其它还原性物质特异性作用后荧光光谱发生可逆的改变从而实现对特定物质的可逆检测，并将所合成探针成功用于活细胞的荧光成像。主要开展了以下方面的研究工作:
　　基于硒的氧化还原特性以及它对ONOO?的清除作用，我们选择近红外染料花菁作为荧光母体，设计合成了一种新型含硒近红外荧光探针(BzSe-Cy)，用于选择性检测ONOO?及细胞内氧化还原循环的成像。BzSe-Cy在生理条件下对ONOO?和抗坏血酸有可逆的荧光响应，并且用于检测ONOO?具有较好的选择性和灵敏度。共聚焦荧光成像实验显示，BzSe-Cy可以被成功地应用于小鼠巨噬细胞内ONOO?的测定，并且可以对多个氧化还原循环进行荧光成像。该探针具有良好的膜透性和较低的细胞毒性。

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第一章 绪 论

第一节 自由基的生理学作用及其检测技术发展简介

第二节 生物体氧化还原检测的意义及其研究现状

第三节 生物体内过氧亚硝基阴离子检测的意义及其方法进展

第四节 硒的生物学功能及含硒探针的发展简介

参考文献

第二章 一种近红外可逆荧光探针用于活细胞内过氧亚硝基阴离子的检测以及氧化还原循环的成像

1. 引言

2. 实验部分

3. 结果与讨论

4. 结论

参考文献

附合成产物谱图：

作者发表的学术论文及参加课题

致谢