线粒体粘度荧光探针的设计、合成及应用

发布时间：2020-10-20 21:45

　　 线粒体粘度的异常与许多疾病和细胞方面的功能紊乱相关,如细胞恶性肿瘤,动脉粥样硬化,糖尿病和阿尔茨海默病。因此,精确测量活细胞线粒体内局部微粘度的变化具有重大意义。与其他分析技术相比,荧光成像由于其灵敏度高,无创检测,高选择性以及实时成像等优点,已经成为检测生命系统中生物分子和生物参数的有力工具。本文结合线粒体靶向粘度荧光探针的研究现状,成功设计并合成了增强型、比率型和双检测型三种类型的线粒体靶向粘度荧光探针,并对其光谱性质和生物应用进行了深入的研究。(一)分别以半花菁和咔唑作为受体与供体,设计合成了两种新型线粒体靶向的粘度荧光探针MHC-V1和MHC-V2。由于探针分子在光激发时易形成TICT激发态,使得探针自身荧光很弱,而随着溶液粘度的增加荧光逐渐增强。细胞实验表明,探针具有细胞膜通透性,并且与Mitochondrial-Tracker具有较高的共定位系数,可以对活细胞中线粒体的粘度进行荧光成像。(二)通过两种方式阻碍扭曲分子内电荷转移过程,首次设计并合成了可以对线粒体中粘度和过氧化氢进行分别成像的荧光探针Mito-VH。由于TICT激发态的存在,探针本身几乎没有荧光,随着溶液粘度的增加,探针在607 nm处的荧光逐渐增强。此外,探针可以在绿通道对过氧化氢进行识别,随着H_2O_2的加入,510 nm处的荧光逐渐增强,细胞实验表明探针Mito-VH可以在活细胞中用不同的荧光信号分别对线粒体粘度和H_2O_2进行双通道实时检测。(三)通过结合对粘度敏感性不同的两种荧光团,设计并合成了一种新型线粒体靶向双光子粘度荧光探针TM-V,探针两种荧光团的荧光强度比和介质粘度之间具有良好的线性关系,能够对活细胞线粒体的粘度进行定量测量和比率成像,探针已成功用于细胞和组织粘度的双光子荧光成像,并通过单光子和双光子荧光成像证明了过量ROS的产生增加了线粒体的粘度。
【学位单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3;Q244
【部分图文】：

其中 ICT、TICT 以及 FRET 是最常用于设计粘度荧光探针的信号传递机制，下面详细介绍这三种荧光机制。.2.1 分子内电荷转移分子内电荷转移（internal charge transfer，ICT）是指，基态时分子内发生电子转负电荷分离，形成分子电荷转移态，这一机制在设计荧光探针时最常使用。基于 理的荧光探针的荧光团上一般连有可充当识别基团的供电子和吸电子基团，具有电子体系。ICT 机制的探针工作原理主要是改变体系的推拉电子能力，可分以下四缺电子的分析物与探针的吸电子基团结合时，会导致体系的 ICT 效果增强，吸收光移；当富电子的分析物与探针的吸电子基团结合时，体系的 ICT 效果减弱，吸收光移；同理，分析物与荧光探针的供电子基团结合时，供电子体系的供电能力发生变T 效果增强，吸收波长红移；ICT 效果减弱，吸收波长蓝移。

济南大学硕士学位论文内电荷转移共轭体系中，供电子基团通过单键与荧光团生很强的光诱导电子转移，使得推电子基团围垂直状态。共轭体系被打破，由部分电荷的发态，荧光团的荧光淬灭或者发出较弱荧光。

图 1.2 TICT 机理示意图.3 荧光共振能量转移荧光共振能量转移指含有两个荧光团（分别作为能量供体 A 和受体 D）体系的间以非辐射的形式产生的能量转移现象。以供体 D 的激发波长去激发探针时， D 到 A 的非辐射能量转移，从而发射受体 A 的荧光。该机制要求供体荧光团谱与受体荧光团的吸收光谱有一定范围的重叠。
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本文编号：2849191