巯基氨基酸荧光探针的构建及应用研究

发布时间：2020-07-10 04:36

【摘要】：近些年来,荧光探针在分析物检测中具有操作简单、选择性高、生物相容性好等诸多优点,并且可借助共聚焦成像技术于细胞、组织甚至活体内对分析物进行原位、可视化的实时追踪成像,受到了化学工作者广泛的关注。巯基氨基酸,例如谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)等,是生物体内一类重要的活性硫醇物质,在维持生命系统内环境的氧化还原平衡状态等生理功能方面起着至关重要的作用。例如GSH的含量异常可能会引起肝损伤、癌症、艾滋等疾病;Cys的代谢紊乱则会导致水肿、嗜睡等一系列症状;而Hcy是人最重要的健康指标之一,其含量过高会降低免疫力、加速衰老,引发心血管等疾病。然而,由于这三种巯基氨基酸结构和性质的相似性,使得特异性、可视化区分某一种巯基物种仍然存在困难。基于此,本论文在前人研究工作基础之上构建了四个选择性识别某种巯基氨基酸(Cys或GSH)的荧光探针分子,并对它们的光学性质、识别机理、生物成像应用等进行了研究,具体内容如下:1、根据识别基团的不同综述了近些年来选择性检测某种巯基氨基酸(GSH、Cys或Hcy)荧光探针的研究进展;2、构建了一个以半花菁染料为荧光基团的长波长半胱氨酸荧光探针Ⅱ-1。该探针可实现对Cys的快速、高选择性、比色和比率检测而不受其它巯基氨基酸如GSH和Hcy的干扰,并能够应用于活细胞中内源性和外源性Cys的选择性、双通道可视化荧光成像(绿色和红色荧光通道);3、构建了两个基于萘酰亚胺荧光基团的谷胱甘肽荧光探针Ⅲ-1和Ⅲ-2。两个探针均能实现对GSH的高选择性、Turn-on荧光识别,而且动力学测试表明对离去基团的氧化还能提高探针与GSH的反应速率,并都能够应用于活细胞中内源性和外源性GSH的专一性、可视化荧光成像。此外,两个探针分子均对外源性次氯酸钠存在氧化应激响应;4、对探针Ⅲ-1和Ⅲ-2进行双边氧化构建了比率型谷胱甘肽荧光探针Ⅳ-1。该探针可实现对GSH的高选择性、比率型检测,并能够应用于活细胞中内源性和外源性GSH的特异性、双通道可视化荧光成像(蓝色和绿色荧光通道)。此外,与GSH作用后的探针还能被过量GSH还原。这种氧化的策略将为以后荧光探针分子的设计提供一种新的设计思路。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3
【图文】：

能级图,磷光,能级图,被分析物

１．２．２荧光探针的组成逡逑—般来说，突光探针分子主要由识别基团（Ｒｅｃｅｐｔｏｒ）、连接基团（Ｌｉｎｋｅｒ）以逡逑及焚光基团（Ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅ）三部分组成［７，８］，如图１．２所示。逡逑Ａｎａｌｙｔｅｓ逡逑Ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑图１．２荧光探针的结构逡逑（１）识别基团逡逑识别基团能够和被分析物特异性地结合或者发生化学反应，从而使探针分子所逡逑处的化学环境发生改变，决定着探针分子的特异性和选择性。其中识别基团能够和逡逑被分析物形成共价键，或者以氢键、配位键、静电引力等弱作用力相互作用，甚至逡逑还可以形成二聚或多聚的超分子自组装体系，进而达到特异性识别被分析物的目的。逡逑２逡逑

能级图,荧光探针

能量有一部分需要通过内转换、振动弛豫等方就低于开始吸收的能量，这在我们看到的光谱光的波长。逡逑Ｓ３邋－邋ｔ邋－邋；逦逦逡逑：Ｉｎｔｅｒｎａｌ逡逑ｉ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ逡逑２逦八NB逦￣邋Ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ逡逑１逦？＇／逦ｃｒｏｓｓｉｎｇ逡逑一Ｔ、＇－、？邋ｎ逡逑Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ逡逑Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ逡逑Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃ邋：逡逑ａ逦ｉ逦ｉ逦逡逑Ｓｏ邋ｉ逦＾邋ｆ逦＇ｆ—逡逑１．邋１焚光和磷光的产生过程（Ｊａｂｌｏｎｓｋｉ能级图）逡逑成逡逑光探针分子主要由识别基团（Ｒｅｃｅｐｔｏｒ）、连接ｏｐｈｏｒｅ）三部分组成［７，８］，如图１．２所示。逡逑

荧光探针,氨基酸,策略,加成反应

１．４．１选择性识别ＧＳＨ类焚光探针研究进展逡逑（一）加成反应机制逡逑由于基强的亲核性，能和不饱和键如碳碳双键、三键等发生加成反应破坏分逡逑子的共轭体系，进而诱发荧光团荧光信号的改变以达到宏观地识别和检测，因此这逡逑种利用巯基和不饱和键加成的反应机制常被用于硫醇类荧光探针分子的构建。其中逡逑常用的不饱和键受体有ａ，ｐ－不饱和醛、ａ，ｐ－不饱和酮、马来酰亚胺、硝基乙烯基、逡逑丙烯酰酯等等，其中以双键为例的加成反应原理如图１．６所示。虽然这类探针现在逡逑发展的比较成熟，但是这些识别受体仍然很难特异性区分某一种巯基物种，大多只逡逑是检测含巯基物种的总量。逡逑ＳＲ逡逑＿ｒｓｈ＾，馨ｒ＾Ｒ．逡逑图１．邋６巯基和ａ，ｐ－不饱和双键的加成机制逡逑（１）与ａ，ｐ－不饱和酮的加成反应逡逑自从２００６年Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｉ及其合作者发现巯基可与ａ，ｐ＿不饱和嗣在室温水溶液逡逑

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