具有检测细胞内氧化/还原物种功能的荧光探针设计及应用

摘要

在复杂的生命系统中存在许多物质的共同参与而使其维持内环境的代谢平衡状态。这种平衡状态不是指静止不动的，而是机体内在各种物理、化学反应中达到的一种动态平衡。在众多的动态平衡中，氧化/还原态的动态平衡在维持细胞正常代谢过程中扮演着至关重要的角色，所以建立快速准确的能检测那些能够有效维持细胞内氧化/还原动态平衡的硫醇，以及活性氧的含量的分析方法是十分重要的，同时对相关生理及病理的研究也会有重大意义。
　　在医学成像显著发展的今天，荧光分子探针受到了人们广泛的青睐。对目标物的高灵敏度、高选择性检测一直是荧光分子探针的明显优势，不仅如此，由于其可以实现实时空间成像，并且具有对活细胞或者组织光损伤小及背景干扰小等特点，为可视化研究细胞物种的代谢过程以及研究病理过程的分子机制提供了一条有效途径。
　　本论文中，我们以荧光光谱为主要检测手段，以二氰基异佛尔酮为设计平台，综合运用分子内电荷转移机制为探针荧光信号变化的检测原理，设计合成了五种具有较大斯托克斯位移的荧光分子探针，分别用于硫醇类化合物、次氯酸以及重金属的检测。这五种荧光分子探针不仅展现出了令人满意的荧光光谱检测性能，而且在细胞内对相应物种也具有明显的荧光成像检测效果。具体研究内容如下：
　　（1）在第2章中，分别以有机硼酸的C-B键和吩噻嗪中的S原子为识别位点，设计合成了两种对次氯酸根具有选择性性能的荧光探针X1和X2。探针X1是具有近红外荧光发光性能的分子探针。该探针表现出了较大的斯托克斯位移（145 nm），较广的pH使用范围（4.0-11.0）。利用吩噻嗪中的S原子作为对HClO/ClO-的响应，探针X2可以实现对HClO/ClO-的快速检测，检测限达到10-8 M量级。探针X2不仅可以对细胞中外源性HClO/ClO-进行荧光成像检测，而且可以对细胞中内源性的HClO/ClO-进行有效的荧光成像检测，为该探针的实际应用奠定了一定的基础。
　　（2）在第3章中，分别以2，4-二硝基苯磺酰氯和NBD-Cl为原料，设计合成了两种对硫醇类物种具有识别性能的荧光分子探针 T1和 T2。实验结果表明：在PBS/乙醇溶液中，荧光分子探针T1对GSH、Cys、Hcy和NAC具有良好的选择性，并且检测限均可达到10-8 M量级，斯托克斯位移达到157 nm。与探针T1相比，荧光分子探针T2在HEPES乙醇体系中，不仅可以检测GSH、Cys、Hcy和NAC，而且对Hcy具有更高的选择性，实现了细胞内Hcy的荧光成像检测。
　　（3）在第4章中，利用Hg2+离子的亲S特性和Hg2+离子的配位反应特性进行了探针设计，合成了高灵敏度的Hg2+离子荧光探针H1。该探针不仅可以作为比色探针，而且荧光发射达到近红外区域。探针H1不仅对Hg2+可以进行可逆性检测，而且还可以在细胞内对Hg2+进行荧光成像检测。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2生物体内HClO/ClO-的生理作用及检测技术

1.3生物体内硫醇化合物的生理作用及检测手段

1.4本论文工作的设计思路

第二章 基于二氰基异氟尔酮结构的次氯酸根荧光探针

2.1设计思路

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 基于二氰基异氟尔酮结构的硫醇类荧光探针

3.1设计思路

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 基于二氰基异氟尔酮结构的汞离子荧光探针

4.1设计思路

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 全文总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢