| 半花菁近红外荧光探针的设计合成与生物成像研究 | |
| 马剑龙 | |
| Thesis Advisor | 郭勇 |
| 2018-05-27 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学博士 |
| Degree Discipline | 分析化学 |
| Keyword | 近红外探针 硫化氢 次氯酸 乙酰胆碱酯酶 丁酰胆碱酯酶 |
| Abstract | 通过荧光探针对生物组织进行成像是一种新型的检测方法。由于这一方法具有操作简单、检测灵敏、所需费用低、以及不需要很复杂的样品前处理过程等优点，近年来已经被广泛应用于生物分析、环境检测、临床诊断以及生命代谢的观测等领域。作为这一检测方法的物质基础，性能优良的荧光探针显得尤为重要。半花菁染料能够发射近红外光的特点使其备受研究人员的青睐。近红外光的组织穿透性强、对生物样品的损伤小、使用过程不会受到待测样品“自发荧光”的干扰，在实际生物检测中表现出很好的前景。本论文以半花菁为荧光团，以与生命代谢相关的硫化氢（H2S）、次氯酸（HClO）、乙酰胆碱酯酶（AChE）以及丁酰胆碱酯酶（BChE）为研究对象，设计合成了相应的荧光探针。具体工作如下： （1）设计合成了一种能够用于特异性检测H2S的比率型荧光探针CyT。探针CyT合成简单，通过在半花菁（CyOH）的酚羟基上修饰三氟甲磺酸基团就可以得到。此外，探针CyT还表现出其他良好的传感性能：例如对H2S的选择性好，不受其他活性硫、阴离子、阳离子以及生物小分子的干扰；检测的灵敏度高（检出限为7.33 nM）；检测速度快（反应速率常数为1464 M-1s-1）；探针CyT与H2S反应后自身的共轭结构被改变，导致荧光光谱和紫外可见吸收光谱的蓝移，这一过程伴随着溶液颜色由深蓝到浅绿的转变。生物实验表明探针CyT毒性低，能够用于Hela细胞以及斑马鱼体内H2S的成像。 （2）合成了一种能够用于超快速（响应时间小于1秒）、高灵敏度（检出限为39.44 nM）以及选择性识别HClO的近红外（λem = 706 nm）荧光探针CyHR。我们通过光谱滴定、质谱分析、NMR滴定、液质连用以及理论计算系统研究了反应过程。结果表明，HClO在极性溶剂中能够电离生成氯正离子（Cl+），Cl+进一步取代探针CyHR酚羟基上的氢离子（H+）并引起荧光淬灭。这是首次在有机芳香化合物中发现氯氧（Cl−O）键的生成。细胞实验表明，探针CyHR具有良好的细胞通透性和微弱的毒性。并且我们通过CyHR成功的观察到在佛波酯刺激下，RAW 264.7细胞中HClO的动态变化。 （3）设计合成了一种能够用于AChE活性检测的荧光探针CyN。探针CyN自身没有任何荧光；而当AChE存在时，探针CyN上的取代基团被脱除并转变为CyOH，此过程伴随着强烈近红外（λem = 700 nm）荧光的产生。细胞实验表明，探针CyN能够用于显示视黄酸诱导以及缺氧刺激下，PC12细胞内源性AChE的动态变化。另外，我们利用探针CyN首次成功追踪到了斑马鱼体内AChE的原位分布。观察结果显示，斑马鱼的卵黄囊和神经丘存在大量的AChE。 （4）通过分析AChE和BChE活性位点结构的细微差别，我们设计合成了一种能够用于高选择性检测BChE的近红外（λem = 708 nm）荧光探针CyClCP。探针CyClCP与BChE反应速度快（响应时间35分钟），检测灵敏度高（检出限3.75 U/L），反应过程伴随有强烈的荧光增长和显著的吸收红移（从581移至 687 nm）。特别是，与文献中报道的CyCP相比，CyClCP抗AChE干扰的能力更强，对BChE的选择性更好。另外，我们通过分子模拟对接实验证实了设计的合理性。最后，基于探针CyClCP对BChE良好的识别性能以及微弱的细胞毒性，我们成功的将此探针用于HepG2和LO2细胞内源性BChE的成像。 |
| Pages | 167 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27370 |
| Collection | 中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 马剑龙. 半花菁近红外荧光探针的设计合成与生物成像研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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