活性氧小分子荧光探针的设计、合成与生物成像研究

发布时间：2020-05-12 08:13

【摘要】：活性氧物质在生命体中扮演着重要的角色,在生物细胞中的信号传导、分化、迁移和细胞免疫中均起着非常重要的作用。过氧化氢(H_2O_2)和次氯酸(HOCl)作为生物体内重要的活性氧小分子,在生物体内具有重要的生理作用,参与众多生理过程。一旦细胞内过氧化氢或次氯酸的浓度发生异常,将导致各种组织损伤而引起各种疾病,所以,有效的跟踪检测生命体细胞中的过氧化氢和次氯酸具有非常重要意义。二氧化硫(SO_2)作为一种新的被认可的气体信号分子,在调节心血管功能方面起着重要的作用。因此,利用有效的分子工具阐明二氧化硫及其衍生物的产生和生理作用也非常有意义和价值。本论文以检测细胞和生物体中H_2O_2、HOCl以及SO_2小分子为研究目的,荧光检测为手段,综合利用分子识别和分子荧光响应机制设计合成六例荧光探针,具体研究内容如下:简述荧光探针的的识别机理和HOCl/H_2O_2荧光探针的研究进展。基于四苯乙烯衍生物聚集诱导发光性质(AIE)和激发态分子态质子转移(ESIPT)机制,合成三个过氧化氢探针TPE-H_2O_2-N,TPE-H_2O_2-O以及TPE-H_2O_2-S。重点研究探针TPE-H_2O_2-S对H_2O_2的识别的光谱性质,同时探针TPE-H_2O_2-S成功应用到活细胞(RAW264.7,HepG2)中进行成像研究。基于芘类衍生化合物二聚体发光性质和PET机制,设计合成一例具有较大Stokes位移的过氧化氢荧光探针Py-Boe。该探针对过氧化氢的识别具有良好的灵敏性和选择性,最低检测限可以达到6.7μM。该探针成功应用于RAW264.7细胞进行荧光成像。基于荧光共振能量转移(FRET)机理,选择罗丹明和萘分别作为荧光能量的受体分子和供体分子,得到一例比率型次氯酸荧光探针Lyso-HOCl。探针Lyso-HOCl可以进行肉眼观察到加入NaClO水溶液后,探针溶液颜色从无色变成红色。该探针对次氯酸的最低检测限为12.3μM。此外,探针Lyso-HOCl成功定位到活细胞(RAW264.7,HeLa)中溶酶体上进行荧光成像,并且具有较高的共定位系数。基于四苯乙烯噻唑类衍生物作为荧光基团和ESPIT机制,得到一例具有聚集诱导发光性质的比率型二氧化硫探针TPE-SO_2。探针TPE-SO_2显示良好的光谱性质,对SO_3~(2 )的响应具有较好的灵敏性和选择性,最低检测限可达到0.9μM。探针TPE-SO_2成功应用于活细胞(RAW264.7,HepG2,He La)成像。探针TPE-SO_2应用于活体斑马鱼成像。
【图文】：

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ICT过程示意图

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图 1-14 荧光共振能量转移(FRET)过程示意图Figure 1-14 The schematic diagram of FRET progress.Akio Ojida[68]课题组利用香豆素荧光基团作为能量供体，，通过含杂原子连接苯并吡喃盐化合物，构成典型的 FRET 机理的荧光探针 11。如下图示：当激发香豆素荧光基团时，通过 FRET 过程，得到苯并吡喃发色团的
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3

【参考文献】