基于苯硼酸酯基的过氧亚硝酸根荧光探针的构建及生物传感研究

发布时间：2018-04-21 19:44

本文选题：荧光探针 + 苯硼酸酯基　；参考：《山西大学》2017年博士论文

【摘要】：近年来,荧光探针技术由于其具有单分子检测的高灵敏度、可开关、可视化和不破坏样品等独特的优越性,已被广泛应用于各种物质组成分析、生命过程研究及医疗诊断等领域。尤其在生物活性离子、分子的定位示踪及功能研究等方面发挥着巨大作用。目前,设计、合成能够对生物活性客体产生特异性荧光响应的荧光探针,已经成为化学家及生命科学家共同关注的前沿课题。荧光探针也日益成为生命科学领域研究的重要工具之一。过氧亚硝酸根(ONOO~-)作为一种生物体内生的高活性氧化剂,与多种疾病关系密切,其中包括阿尔兹海默病、癌症、关节炎、自身免疫性疾病和炎症性疾病等。然而,也有证据表明,ONOO~-可以起到积极的作用,比如在通过硝化酪氨酸残基实现信号传导或在免疫反应中对抗入侵的病原体。因此,实时检测其在生物细胞内的分布及浓度变化对生物学及医学研究具有重要的意义。ONOO~-的分子荧光探针,由于其选择性好、灵敏度高、操作简单、实时检测、样品无破坏性等优点,被认为是检测和影像生物系统内ONOO~-的最有效工具。然而,由于ONOO~-短的半衰期、低的稳态浓度,研发能够对ONOO~-具有良好选择性且灵敏度较高的荧光探针已成为该领域的研究焦点。本工作设计并合成了一系列包含苯硼酸酯反应基团的ONOO~-荧光探针,在模拟生理条件下以及活细胞内实现了ONOO~-的选择性荧光检测,研究内容主要分为如下四部分:1、基于3-氰基香豆素荧光团组装策略,设计合成了一例荧光“off-on”型ONOO~-荧光探针2-1。该探针本身是非荧光的,但能与ONOO~-发生“加成-重排-环化”连续反应,生成3-氰基香豆素荧光团,导致大的荧光“off-on”响应。而且,该探针对ONOO~-荧光响应速度快、荧光信号变化明显(强度在486 nm处较识别前增强28倍)、灵敏度高(检出限48 nM)、选择性高等优点,已在RAW264.7巨噬细胞中实现了外源性和内源性ONOO~-的荧光成像。2、基于3-苯并噻唑基香豆素荧光团组装策略,进一步设计合成了一例荧光“off-on”型ONOO~-荧光探针3-1。与探针2-1相比,该探针对ONOO~-的荧光响应具有更长的发射波长(波长为522 nm)、更大的荧光增强倍数(较识别前增强155倍)和更高的灵敏度(检出限为0.83 nM)。该探针已成功应用于RAW264.7巨噬细胞中外源性和内源性ONOO~-的荧光成像,以及内皮EA.hy926细胞内氧糖剥夺(Oxygen and glucose deprivation,OGD)导致的内源性ONOO~-的荧光实时检测。3、本工作设计合成了一例基于ICT机理的比率型ONOO~-荧光探针4-1。该探针与ONOO~-的反应能引起440 nm和396 nm两处荧光强度的同时变化,荧光强度比值(I396/I440)较识别前增长12倍,且反应迅速。此外,该探针能有效排除其它ROS的干扰,具有较好的选择性,已在活细胞水平实现了ONOO~-的比率荧光成像。4、基于激发态分子内质子转移(Exited-State Intramolecular Proton Transfer,ESIPT)型荧光染料具有大斯托克斯位移的优点,不仅可避免激发光散射带来的检测误差,而且可避免生物分子自发荧光的干扰。本工作基于ESIPT荧光调制机理,设计并合成了一例基于苯硼酸酯基反应基团的荧光探针5-1。研究表明,与上述ONOO~-荧光探针不同,该探针对H_2O_2有更好的选择性。可能的原因是,该探针与ONOO~-反应生成的酚类产物可进一步被ONOO~-氧化,导致非荧光的醌类产物。
[Abstract]:In recent years , the fluorescence probe has been widely used in the field of biological and medical research because of its high sensitivity , high sensitivity , high sensitivity , simple operation , high sensitivity ( detection limit of 48 nM ) and high selectivity . A fluorescent " off - on " type ONOO ~ - fluorescent probe 3 - 1 was designed and synthesized . Compared with the probe 2 - 1 , the fluorescence response of the probe to ONOO ~ - was longer than that of the probe 2 - 1 ( the wavelength was 522 nm ) , the greater the fluorescence enhancement factor ( up to 155 times before recognition ) and the higher sensitivity ( the detection limit was 0.83 nM ) . This work has been successfully applied to the fluorescence imaging of exogenous and endogenous ONOO ~ - in RAW264.7 macrophages , and the fluorescence real - time detection of endogenous ONOO ~ - in endothelial EA . hy926 cells .

【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3;TP212.3

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