基于二氧化硅的纳米荧光探针用于活细胞细胞器中pH的检测与成像

发布时间：2018-05-06 14:43

本文选题：纳米荧光探针 + 介孔二氧化硅　；参考：《山东师范大学》2016年硕士论文

【摘要】：细胞内的pH平衡在各种生物学过程中起着至关重要的作用,如细胞增殖、细胞凋亡、多药抗性、吞噬作用和内吞作用等。细胞和组织中异常的pH值会导致细胞功能紊乱,这与许多重大疾病有着密切的关系,例如癌症和老年痴呆症。此外,细胞中的pH在不同的亚细胞器中是不同的,每种细胞器所特有的功能决定了该细胞器中的pH值。例如,溶酶体和核内体的pH值为酸性,约是4.7-6.5;细胞质和细胞核的pH值为中性,约7.2-7.4;线粒体中的pH值约是碱性8.0左右。为了更好的了解pH在生理学和病理学中的作用,发展一种用于检测活细胞亚细胞器中pH值及其变化的方法具有重要意义。二氧化硅纳米粒子具有许多优点,其化学性质稳定,尺寸均一可调,是理想的纳米载体。二氧化硅纳米粒子表面易于修饰氨基、羧基、异硫氰根等有机官能团,为各种功能化组装提供了可能性。染料、酶、DNA分子、抗体等通过物理吸附和化学偶联修饰到二氧化硅纳米粒子表面。而且,二氧化硅纳米粒子具有生物相容性好、毒性低、无药理活性等特点,使其广泛应用于生物体内的研究。本论文以二氧化硅纳米粒子为载体,设计合成了一系列纳米荧光探针,用于活细胞内pH的准确、定量检测及可视化。本论文主要开展了以下两方面的工作:1、基于比率检测的策略,将两种染料组装到一个纳米粒子上,设计合成了一系列纳米荧光探针,然后进一步连接靶向分子,实现了单一激发波长下,对细胞内细胞质、溶酶体和线粒体中pH的定量检测与成像。其中,二氧化硅纳米粒子具有良好的生物相容性,易于功能化处理。羧基化的二氧化硅纳米粒子通过酰胺键共价连接氨基荧光素和溴化乙啶。由于在生理条件下良好的生物相容性和高灵敏度,荧光素已经广泛地用于检测细胞内的pH值,其激发波长、发射波长分别为488 nm、515 nm。为了形成单一激发下的比率荧光探针,选择pH不敏感的溴化乙啶用作参比染料,其激发波长、发射波长分别为488 nm、595 nm。然后在二氧化硅外面包覆一层氨基化的二氧化硅,在其表面通过酰胺键进一步连接三苯基膦(TPP)或吗啉分子(MPP),使纳米探针具有特异性的线粒体或溶酶体靶向功能。设计合成的纳米探针能够通过比率成像准确检测细胞质、溶酶体和线粒体中的pH变化。激光共聚焦成像实验表明,纳米探针在488 nm激发下通过比率成像能有效地检测活细胞pH从5.0到8.3时的变化,而且能实现不同刺激条件下亚细胞器溶酶体和线粒体中pH的测定与成像。2、设计合成了一系列以不同尺寸二氧化硅为载体的比率纳米荧光探针,考察不同尺寸的二氧化硅纳米粒子(粒径分别为25 nm、50 nm、85 nm和135 nm)进入细胞后对细胞的影响,并测定细胞中pH的变化。该研究选用粒径不同的介孔二氧化硅作为载体连接染料分子氨基荧光素和溴化乙啶,并在外面包覆一层氨基化的二氧化硅防止染料分子的泄露。设计合成的纳米探针能够通过比率成像准确的检测细胞中pH的变化。研究发现,对于不同大小的二氧化硅纳米探针,在化学体系中对pH的响应是一致的。
[Abstract]:Silica nanoparticles have many advantages , such as cell proliferation , cell apoptosis , multidrug resistance , phagocytosis and endocytosis . A series of nano - probes were designed and synthesized to detect the changes of pH value from 5.0 to 8.3 .

【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3

【参考文献】