次氯酸和硫化氢分子荧光探针的设计合成与分析应用

发布时间：2020-06-28 20:41

【摘要】：活性氧(reactive oxygen species,ROS)在生物体进行生命活动的过程中不断产生,如次氯酸(HClO)、超氧阴离子(O2·-)、过氧化氢(H2O2)、单线态氧(1O2)、过氧亚硝基阴离子(ONOO-)以及羟基自由基(·OH)等。内源性活性氧主要是在线粒体呼吸过程中产生的,而外源性活性氧来自于紫外线照射、外源性物质的摄入和致病因子等。众多的研究证明活性氧在生物过程中扮演着多种角色,如在各类信号转导过程、炎症反应、癌变以及神经退行性损伤等过程中,都有活性氧的参与。同时,当活性氧在这些生理过程中过表达时,就会造成脂质体、蛋白质和DNA的氧化,进而引起氧化应激反应,使得生物体内相关功能的紊乱,导致生物体发生损伤。次氯酸(HClO)是一种氧化性非常高的活性氧,在活化的吞噬细胞中由髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)催化过氧化氢与氯离子反应产生。在病原体入侵时,HClO能够杀死侵入体内的微生物,在宿主的固有免疫中发挥重要作用。然而,体内HClO浓度失控会导致组织和器官损伤,与炎症性疾病、神经退行性疾病、癌症等密切相关。含巯基的生物小分子如硫化氢(H2S)、谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)在细胞内发挥着重要作用,是氧化应激反应中的抗氧化剂,是与金属离子结合以及相互作用的螯合剂,同时也是重要的信号分子。这些活性小分子在正常浓度下能够在生物体内保持细胞稳态,维持细胞代谢平衡,但其浓度过大波动会造成细胞内氧化还原失衡,导致细胞无法发挥正常的生理功能。如癌症、心血管疾病、帕金森综合征和阿尔茨海默症等很多重大疾病的发生都与生物硫醇的代谢紊乱息息相关。硫化氢(H2S)作为最简单的含巯基生物小分子,不仅是一种很好的还原性物质,同时也是非常好的亲核试剂。生物体内多种含硫底物之间的相互转化过程中也同时伴随着H2S的消耗与释放。正是由于H2S化学性质的多样性,其在生物体内所扮演的角色同样也是多元化的:H2S能够与其它的活性硫(reactive sulfur species,RSS)一起充当多种组织器官(包括肝、肠胃系统、胰脏、脑组织和循环系统等)中的抗氧化剂及信号分子;同时,体内H2S水平的失调也会导致诸如亨廷顿、帕金森以及阿尔兹海默症等疾病的发生。鉴于HC1O和H2S的重要生理作用,本论文设计合成了两种小分子荧光探针,分别用于检测HClO和H2S,并应用于生物成像,具体如下:(一)利用α-苯硒基酮的氧化-消除级联反应,构建了一种能够对次氯酸进行比率成像的双光子荧光探针。该探针能够高灵敏、高选择、快速、比率响应HC1O,并且具有双光子激发性质。该探针用来检测细胞及动物体内炎症模型中HClO的产生,效果良好。(二)本文基于PET和ESIPT原理,将2,4-二硝基苯基醚作为H2S的识别基团,结合黄酮染料,构建了一种能够定位内质网识别H2S的荧光探针。该探针合成简单,并且能够很好的实现细胞内质网H2S的检测。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3
【图文】：

山东师范大学硕士学位论文逡逑Ｈ２Ｓ水平的失调也会导致诸如亨廷顿、帕金森以及阿尔兹海默等疾病的发生［Ｈ３５］。逡逑从分子的角度来说，Ｈ２Ｓ不仅是一种很好的还原性物质，同时也是非常好的亲核逡逑试剂。生物体内多种含硫底物之间的相互转化过程中也同时伴随着Ｈ２Ｓ的消耗逡逑与释放（图１－２）邋％］。正是由于Ｈ２Ｓ化学性质的多样性，其在生物体内既可以作逡逑为氧敏剂也可作为磷酸化调节剂等［３ＭＣ）］。尤其是有研宄证明，Ｈ２Ｓ诱导的半胱氨逡逑酸残基可逆的巯基化反应会导致一些蛋白（例如蛋白酪氨酸磷酸酶和ＡＴＰ敏感逡逑性钾离子通道）的活性改变［４１］，这对于深入认识相关蛋白质的功能具有重要意逡逑义［４２］。逡逑

山东师范大学硕士学位论文逡逑图１－３探针１出１１３与ＨＣ１０的识别反应示意图［４６］逡逑Ｚｈｉｈｏｎｇ邋Ｌｉｕ等［４７］报道了一种基于ＩＣＴ原理的比率型双光子ＨＣ１０荧光探针逡逑ＱＣ１０邋（图１－４），该探针荧光母体喹诺酮的２号位上吸电子的甲酰基被２－巯基乙逡逑醇保护后，导致荧光母体与其６号位的二甲氨基之间的电子推拉体系减弱，在与逡逑ＨＣ１０反应后，恢复２号位的醛基，电子推拉体系增强，导致发射波长红移。该逡逑探针不仅能够在体外及细胞炎症模型中检测到ＨＣ１０含量的动态变化，并首次在逡逑小鼠受伤组织愈合过程中检测到了过表达的ＨＣ１０。逡逑＃逡逑：分／逦／：於、逦＾逡逑图１－４探针ＱＣ１０与ＨＣ１０的识别反应示意图［４７］逡逑Ｘｉａｏｊｕｎ邋？0１＾等［４８］通过在ＢＯＤＩＰＹ母体的３号位引入一个卩比略基团构建了一逡逑个特异性识别ＨＣ１０的比率型探针ＢＲＣ１０（图１－５邋），该探针能够瞬时响应ＨＣ１０，逡逑在检测细胞内的ＨＣＩＯ时发现，剩余的探针停留在细胞质中，而生成的Ｂ０ＲＣ１Ｏ逡逑则聚集在细胞膜上。除此之外，作者还将此探针制备成试纸，并可通过裸眼观察逡逑试纸颜色的变化来确定自来水中ＨＣＩＯ的相对含量。逡逑ｈｃｉｏ逡逑＼ＪＨ邋

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 董天宇;朱昱;李宏达;刘思佳;;硫离子荧光探针的研究进展[J];山东化工;2018年14期

2 陈博;褚文道;;小分子荧光探针的设计和展望[J];广州化工;2018年16期

3 张晓梦;杜吕佩;;检测钾离子通道的小分子荧光探针的研究进展[J];药学进展;2017年01期

4 刘海兴;刘清;郇延富;;基于罗丹明类荧光探针的研究进展[J];现代化工;2017年04期

5 尚玉婷;;动植物体系中锌离子荧光探针的设计、合成及初步应用[J];分析仪器;2016年S1期

6 徐龙华;方国臻;王硕;;碳点荧光探针在食品检测中的应用[J];食品研究与开发;2017年12期

7 刘清玉;陈军宪;;基于香豆素衍生物的锌离子荧光探针作用机理的理论研究[J];广东化工;2017年11期

8 李檬;高天初;朱为宏;;β-半乳糖苷酶荧光探针的研究进展[J];中国科学:化学;2017年08期

9 张晓兵;;前言:分子荧光探针专刊[J];中国科学:化学;2017年08期

10 祝新月;王建西;张海霞;;生物小分子巯基化合物荧光探针研究进展[J];分析测试技术与仪器;2017年03期

相关会议论文 前10条

1 付艳艳;贺庆国;程建功;;有机薄膜荧光探针的设计及应用[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十一分会：π-共轭材料[C];2016年

2 张涛;杨国强;;疏水性二氧化硅气凝胶负载有机荧光探针[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十七分会：光化学[C];2016年

3 刘翔;姜国玉;李勋;范小林;王建国;李永东;;基于四苯乙烯衍生物小分子生物硫醇荧光探针的设计合成及传感研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十七分会：光化学[C];2016年

4 宋波;;基于超分子组装的纳米荧光探针[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十四分会：超分子组装与软物质材料[C];2016年

5 宋功武;方光荣;;核酸荧光探针的研究与应用[A];中国分析测试协会科学技术奖发展回顾[C];2015年

6 杨坤;褚昆昆;袁朝圣;苏磊;;基于荧光探针的液体高压粘度测量研究[A];第十八届中国高压科学学术会议缩编文集[C];2016年

7 谌春阳;刘伟;徐聪;刘伟生;;一种检测细胞内谷胱甘肽的比色荧光探针[A];2015年中西部地区无机化学化工学术研讨会会议论文集[C];2015年

8 郭炜;;有机荧光探针的构建及传感研究[A];全国第十七届大环化学暨第九届超分子化学学术研讨会论文摘要集[C];2014年

9 斯雯菲;柳志学;;一种检测亚硫酸盐的比率型荧光探针[A];全国第十七届大环化学暨第九届超分子化学学术研讨会论文摘要集[C];2014年

10 巨泽民;沈康;陈曙光;郑和根;;配位聚合物在荧光探针方面的应用[A];中国化学会第九届全国无机化学学术会议论文集——B配位化学[C];2015年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 赵秋丽 冯帆 本报通讯员 姚昌;“荧光探针”点亮细胞世界[N];光明日报;2019年

2 本报记者 王海滨 通讯员 张瑶 周君彦;阴彩霞：在细胞里玩转“小分子”[N];科技日报;2017年

3 通讯员 姚燕燕　记者 胡德荣;我国学者开发独特荧光探针[N];健康报;2011年

4 衣晓峰　金鸥 记者 吴天飞;荧光探针可超早期发现“癌魔”[N];哈尔滨日报;2009年

5 记者 胡晓军 杨力勇 通讯员 刘永胜;渐冻人症有望实现早期诊疗[N];健康报;2015年

6 江其勤;多组分显微荧光探针分析技术成功应用[N];中国石化报;2007年

7 记者 胡德荣;新型荧光探针可筛选高效抗癌化合物[N];健康报;2015年

8 特约记者 郭金明 通讯员 姚化成;大连理工大学研制出SARS病毒快速检测荧光探针[N];光明日报;2003年

9 记者 马爱平 通讯员 雷鸣 周圆;新型探针材料可快速检测贫血症[N];科技日报;2016年

10 王令仪;“向科学进军”影响他一生[N];联合时报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 刘海洋;小分子荧光探针的设计、合成及细胞成像研究[D];清华大学;2017年

2 刘祥利;新型稀土配合物荧光探针合成与生物成像应用[D];大连理工大学;2018年

3 张逢源;具有杂环结构的阴离子荧光探针的合成及应用[D];兰州大学;2018年

4 程丹;高选择性荧光探针构建及其在炎症和药物诱导肝损伤检测中的应用[D];湖南大学;2018年

5 张晟瑞;半花菁类荧光探针的构建及应用研究[D];西北大学;2018年

6 唐永和;新型活性羰基（RCS）小分子荧光探针的设计、合成及其成像研究[D];济南大学;2018年

7 聂景;活性氧小分子荧光探针的设计、合成与生物成像研究[D];中国矿业大学;2018年

8 高敏;新型荧光探针设计及其在缺氧胁迫下生物活性分子的成像分析研究[D];中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所);2018年

9 闫力强;基于聚集诱导发光（AIE）和分子内质子转移（ESIPT）效应有机材料的合成及性能研究[D];东南大学;2017年

10 刘畅;氧杂蒽反应型荧光探针合成及细胞成像研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 牛林强;检测生物活性小分子的半花菁类荧光探针的设计合成及其应用[D];河南大学;2018年

2 周凯;线粒体粘度荧光探针的设计、合成及应用[D];济南大学;2018年

3 杨雪玲;区分检测多种生物硫醇荧光探针的设计、合成及其生物应用[D];济南大学;2018年

4 徐高平;新型香豆素荧光探针的设计、合成及生物成像应用[D];济南大学;2018年

5 陈逢灶;生物硫醇荧光探针的构建及生物成像研究[D];湖北大学;2018年

6 杨光鑫;近红外激发荧光探针的构建及对活性小分子的成像检测[D];济南大学;2018年

7 于雪影;多位点荧光探针对生物硫醇选择性识别研究[D];济南大学;2018年

8 王超;新型pH荧光探针的设计、合成及医学成像应用[D];济南大学;2018年

9 徐安;基于萘酰亚胺结构的新型荧光探针的设计、合成及生物成像应用[D];济南大学;2018年

10 付怡;氟离子荧光探针分子的合成与性能研究[D];湖北大学;2018年

本文编号：2733432