几种含硫化合物检测的近红外分子荧光探针的设计合成及其在细胞内的应用

发布时间：2018-09-05 20:15

【摘要】：相对于电化学分析、比色及色谱分析等传统检测技术而言,荧光成像检测技术(例如,荧光蛋白标记法、荧光探针检测法、量子点分析法)因其无需样品预处理、研究可视化、非侵入式检测等优点而得到科学界的广泛关注。在荧光成像检测技术中,荧光分子探针的应用非常普遍。荧光探针具有结构可改造性好、灵敏度高、选择性好,检测速度快、实验操作过程便捷等优点,因而成为众多检测方法中应用最为普遍的方法之一。荧光探针分析方法主要是通过设计一种具备荧光发光基团和目标物识别基团的分子探针来实现。在生命体系中存在着许多重要的信号分子,其中硫化氢作为内源性气体信号分子在生命活动中扮演着极其重要的角色。在正常生理浓度下,硫化氢可参与到诸多生命活动的调控过程中,包括神经调节、血管生成、细胞代谢以及胰岛素分泌等。除硫化氢外,细胞内的小分子巯基化合物(生物硫醇)也在生命活动中发挥着极其重要的生理作用。生物硫醇在人体内的含量及所参与的平衡直接关系到整个机体是否健康。此外,在生命体中还存在若干多硫化物。据报道,微量氰化物不会引起人体中毒,其原因在于成年人在30-40s内可以将1毫克HCN进行解毒,而在此过程中发挥重要作用的就是多硫化物。多硫化物是在转硫酶作用下催化生成的,经过一系列的相互转换,形成多硫化物—血清蛋白复合体。而此复合体在CN—解毒中有着不可替代的作用。由此可见,多硫化物在生命体生理活动中起重要作用。由于以上三种分子(硫化氢、硫醇、多硫化物)在生物体的生命活动中起着重要作用,所以,设计能够简单、方便、迅速、选择性地检测生命体内硫化氢、生物硫醇、多硫化物的灵敏型荧光探针具有重要意义。本文设计合成了三种分别检测生命体细胞内硫化氢、生物硫醇、多硫化物的荧光探针,并将其成功应用于细胞成像分析。主要内容如下:第一章阐述了有关荧光探针的起源与发展、荧光探针的发光原理与识别机制,并针对探针的研究现状作了归纳,最后对荧光探针用于检测生物体内(如细胞内)巯基化合物的研究背景进行综述,梳理了当前的研究缺限,并针对性地提出了本文的研究设想。第二章合成了荧光探针Ⅰ(DCYMB)(E)-2-(2-(4-(2,4-dinitrophenoxy)styryl)-4H-chromen-4-ylidene)malononitrile。荧光探针Ⅰ是由2-羟基苯乙酮和金属钠等原料逐步反应合成的灵敏度高、选择性好、反应时间短、检测限较低的探针。此探针是基于二腈亚甲基—苯并吡喃(DCMB)结构(发光基团)、2,4-二硝基氟苯(反应基团)的近红外荧光探针。探针本身不具备荧光,在加入待测物硫化氢(H2S)后,探针在660 nm处荧光强度明显增强,并伴随明亮红色显现。由于探针Ⅰ的灵敏度高、选择性好、检测限低(28 nM)、毒性特小(细胞存活率达85%以上),该探针被成功用于HeLa活细胞中荧光成像分析。第三章合成了荧光探针Ⅱ(SDID)3'-oxo-3'H-spiro[dibenzo[c,h]xanthene-7,1'-isobenzofuran]-3,11-diylbis(3,5-dinitrobenzenesulfonate)。荧光探针Ⅱ是由1,6-二羟基萘和邻苯二甲酸酐等原料逐步反应而成。探针II是一种典型的“开-关”型近红外荧光探针,其发光基团为萘酚荧光素,巯基识别基团为2,4-二硝基苯磺酰基。探针本身不具备荧光,当生物硫醇加入后,探针在640 nm处荧光强度明显增强,并伴随红色显现。探针Ⅱ的灵敏度高、选择性好、检测限低(15 nM)、毒性小(细胞存活率达85%以上),该探针被成功用于HeLa活细胞中荧光成像分析。第四章合成了荧光探针Ⅲ(DCPMB)(E)-4-(2-(4-(dicyanomethylene)-4H-chromen-2 yl)vinyl)phenyl 2-hydroselenobenzoate。在荧光探针Ⅲ分子的设计中,我们选用二腈亚甲基—苯并吡喃(DCMB)作为发光基团,以2,2’-二硒二苯甲酸为多硫化物的反应基团。探针本身不具备荧光,加入待测物多硫化物后,会在663 nm处荧光强度明显增强,并伴随明亮红色显现。鉴于探针Ⅲ的灵敏度高、选择性好、检测限低(63 nM)、毒性小(细胞存活率达90%以上),该探针被成功用于HeLa活细胞中荧光成像分析。第五章全文总结。
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【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3

【参考文献】