新型粘度和硫化氢荧光探针的设计合成及应用

发布时间：2020-08-17 12:02

【摘要】：在过去数十年间,荧光探针在生物医学和化学等领域发挥了至关重要的作用。荧光探针技术已经成为一种重要的生物医学工具,广泛应用于分子,细胞,甚至生物体的生物学研究。细胞内粘度基本上控制着所有扩散介导的过程,不正常的粘度可以反映功能失调的状态,并与多种疾病密切相关。细胞内粘度值是许多不同的疾病的潜在生物标志物,而异常的溶酶体粘度则是溶酶体存在疾病、炎症甚至于癌症的标志。因此针对溶酶体微环境的粘度的靶向检测具有重要的医学研究意义。本论文设计并合成了两种新型靶向溶酶体粘度荧光探针Lyso-AIE1和Lyso-AIE2。探针以四苯乙烯衍生物和2个水溶性增强剂为基本骨架结构,以吡啶或吲哚作为溶酶体靶向基团。这两个探针在非粘性介质中只有微弱的发射,在粘性介质中发射信号得到了极大的增强,这是由于分子内运动受到限制。在体外模拟生理条件下,检测探针对粘度的响应情况,探针的pH稳定性及极性独立性。此外,还探讨了探针Lyso-AIE2在活细胞中监测溶酶体粘度的能力,并论证了它在不同刺激条件下的细胞自噬的应用。这些探针可以为溶酶体相关的生理和病理过程的原位和实时研究提供一个有用的研究方法。活性硫物种(RSS)是生物体内一类含硫的生物分子的通用术语,生命体内的内源性活性硫物种在生理代谢过程中发挥着至关重要的功能。硫化氢(H_2S)是一种常见的生物体内活性硫物种。生物体内,代谢过程中会产生内源性硫化氢气体,并且生理浓度范围内的硫化氢与很多生理学或病理学过程有关。硫化氢的失调,无论是高浓度或者是低浓度,都与许多疾病相关。因此,迫切需要开发精确度高和可操作性强的方法来跟踪生理过程中H_2S的生产、分布和运输,以阐明其生理和病理作用的分子机制。本论文基于硫化氢的还原性质,选用萘酰亚胺为荧光团,对叠氮基苄基为识别位点,以N-(2-氨基乙基)吗啉为靶向基团,成功设计合成了一种高选择性的新型靶向溶酶体硫化氢荧光探针。探针SN-N_3能够高选择性和高灵敏度的检测活细胞中硫化氢。同时探针SN-N_3具有非常大的斯托克斯位移(100 nm)并且对pH稳定等优点。此外,实验证明该探针还具有良好的溶酶体靶向性和低细胞毒性,并成功用于活细胞荧光成像。因此,探针SN-N_3可以提供一种新型的、选择性好和灵敏度高的靶向溶酶体硫化氢检测方法。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3
【图文】：

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RNA 和蛋白质等），还能用于检测有机小分子（多肽等）。此外，荧光探针还可以用于检测自由基等活性氮氧子（如 NO、CO、H2S）、无机分子、质子、阴离子和金属离光探针结构分子探针（Fluorescent molecular probe）是通过将荧光探针分化成荧光信号，形成荧光光谱图，进而判断检测结果。分子荧三部分组成[33]（如图 1.1 所示）：(1) 荧光基团报告器（Fluo递信号，它决定了探针识别的灵敏度。（2）识别基团接收器（R客体经物理结合或化学反应，从而使荧光基团释放荧光信号。针的特异性和选择性。(3) 连接器（Spacer），是连接荧光基团。不同的荧光分子探针具有不同的连接结构，有时不能严格区的连接，它们共同组成了荧光分子探针。根据荧光分子探针与最常用的设计原理一般有三种：键合-信号输出法、置换法、化

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这类探针的特点是荧光探针分子对客体的响应具有可逆性。图 1.2 键合-信号输出法构成荧光探针示意图1.2.2.2 置换法置换法是利用识别基团与荧光基团和客体结合能力的差异性来实现对客体的检测。如图 1.3 所示，识别基团与荧光基团形成络合物，当客体加入到该体系中时，由于客体与识别基团能够更好的结合，荧光基团被客体置换出来，从而引起化学体系参数的改变，进而被仪器或者裸眼识别。图 1.3 置换法构成荧光探针示意图1.2.2.3 化学计量计法化学计量计法是根据探针与客体之间发生的特定化学反应且是不可逆的反应来改变其所处环境，从而对客体进行识别的方法[35]。此类探针与客体的作用机理分为两种（如图1.4所示），第一种是探针与客体之间发生不可逆的化学反应，形成共价化合物；第二种是客体充当催化剂，探针分子发生化学反应，生成两种新

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和识别基团之间微弱的相互作用力（如范德华力、静电作用、配位键键等）结合在一起的，因此，这类探针的特点是荧光探针分子对客可逆性。图 1.2 键合-信号输出法构成荧光探针示意图换法法是利用识别基团与荧光基团和客体结合能力的差异性来实现对客图 1.3 所示，识别基团与荧光基团形成络合物，当客体加入到该体客体与识别基团能够更好的结合，荧光基团被客体置换出来，从而参数的改变，进而被仪器或者裸眼识别。

【参考文献】