细胞核荧光探针的设计合成及应用

发布时间：2017-08-03 19:27

  本文关键词：细胞核荧光探针的设计合成及应用

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【摘要】：近年来,在生命科学领域中,基于荧光探针的生物成像技术所发挥的作用越来越大。随着生物成像等一系列技术的快速发展,荧光探针已然成为研究医学领域和生物学等相关难题的重要工具。目前,大部分研究都集中在特异性靶向定位及能够提供定量信息荧光探针的研究上。细胞核是细胞的控制枢纽,它在细胞的代谢、生长、分化等过程中起着不可取代的作用。目前具有特异的靶向定位到细胞核内的荧光探针还是很少,因此开发出具有特定功能的细胞核靶向探针非常重要。本文以商业化Hoechst染料为母体,开发设计了三个具有细胞核靶向的能够提供定量信息的功能化细胞核荧光探针,并且通过实验初步评测了其应用价值。以Hoechst和萘酰亚胺为两个荧光团为母体,通过'Click'反应,得到一个Hoechst和萘酰亚胺的二联体Hoe-N1。探针Hoe-N1具有两个发射峰,能够比率检测DNA的浓度,并且可以比率检测羟基自由基对DNA的损伤。细胞成像发现,探针Hoe-N1能够特异性定位到我们实验所用的所有细胞系的细胞核内,包括L02,SMMC-7721, COS-7, MCF-7, Hela, raw 246.7等细胞,并且具有非常低的背景荧光。最重要的是,探针Hoe-N1是目前发现的第一个用比率检测活细胞细胞核内双链DNA的浓度的探针,并且可以用来监测活细胞内由羟基自由基引起的双链DNA的损伤。受邻苯二胺类结构可以在室温下与一氧化氮(NO)快速反应形成三唑结构的启发,本文设计合成了一个以Hoechst为母体的细胞核靶向的NO荧光探针Hoe-NO。探针Hoe-NO具有靶向定位到活细胞细胞核内的性质,同时我们做了探针Hoe-NO的NO滴定实验,并且通过高分辨质谱验证了反应产物三唑的生产。细胞成像实验表明,探针Hoe-NO能够靶向定位到活细胞的细胞核内,而且具有较低的背景荧光。在双光子寿命研究中,通过加入NO前后细胞寿命成像的对比,我们发现探针Hoe-NO在结合NO后其荧光寿命明显增长,因此具有定量检测细胞核内NO含量的潜能。通过改造Hoechst染料,在Hoechst结构中引入吲哚季氨盐结构从而设计合成了探针Hoe-IndolDNA滴定实验表明,探针Hoe-Indol能够通过Hoechst部分与DNA双螺旋结构的小沟槽结合而实现与DNA特异性结合。探针Hoe-Indol在不同粘度大小溶液内的荧光成像实验表明,探针Hoe-Indol能够检测溶液的粘度。细胞共聚焦显微成像实验验证了探针Hoe-Indol能够特异性进入到活细胞的细胞核中。因此,我们成功设计合成了一个靶向定位到活细胞细胞核内的检测周围粘度的荧光探针Hoe-Indol。
【关键词】：荧光探针 细胞核 DNA浓度 一氧化氮 粘度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q2-33;O657.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-32
• 1.1 荧光分子探针10-11
• 1.1.1 荧光产生的原理10-11
• 1.1.2 荧光探针的设计原理11
• 1.2 细胞器靶向荧光分子探针11-30
• 1.2.1 线粒体探针11-14
• 1.2.2 溶酶体探针14-19
• 1.2.3 细胞膜探针19-22
• 1.2.4 细胞核探针22-30
• 1.3 本文研究的意义30-32
• 2 细胞核靶向检测DNA损伤的荧光探针合成及应用32-64
• 2.1 概述32-34
• 2.2 相关化合物的合成路线34-36
• 2.3 实验部分36-50
• 2.3.1 原料与仪器36
• 2.3.2 合成步骤36-48
• 2.3.3 光谱测试方法48-50
• 2.4 结果与讨论50-63
• 2.4.1 ctDNA的紫外吸收光谱50
• 2.4.2 探针Hoe-Nl的DNA滴定实验50-52
• 2.4.3 探针Hoe-Nl与Hoe-yl在DNA滴加前后的紫外吸收光谱52-53
• 2.4.4 探针Hoe-Nl的光谱性质53
• 2.4.5 I~-验证探针Hoe-Nl与DNA的作用方式53-55
• 2.4.6 探针Hoe-Nl的双光子吸收截面的测定55
• 2.4.7 探针Hoe-Nl用于羟基自由基对DNA损伤的检测55-57
• 2.4.8 探针Hoe-Nl的成像测试57-62
• 2.4.9 探针Hoe-Nl的细胞毒性试验62-63
• 2.5 本章小结63-64
• 3 细胞核NO的荧光探针合成及应用64-74
• 3.1 概述64-66
• 3.2 探针Hoe-NO的合成路线66
• 3.3 实验部分66-69
• 3.3.1 原料或仪器66
• 3.3.2 合成步骤66-69
• 3.3.3 光谱测试方法69
• 3.4 结果与讨论69-73
• 3.4.1 探针Hoe-NO的NO响应测试69-70
• 3.4.2 探针Hoe-NO的ctDNA滴定70-71
• 3.4.3 探针Hoe-NO与NO作用机理的验证71-72
• 3.4.5 探针Hoe-NO的细胞成像72-73
• 3.5 本章小结73-74
• 4 细胞核粘度荧光探针的设计与合成74-81
• 4.1 概述74-75
• 4.2 探针Hoe-Indol的合成路线75
• 4.3 实验部分75-77
• 4.3.1 合成步骤75-77
• 4.4 结果与讨论77-79
• 4.4.1 探针Hoe-Indol的DNA滴定77-78
• 4.4.2 探针Hoe-Indol的粘度响应测试78-79
• 4.4.3 探针Hoe-Indol的细胞成像79
• 4.5 本章小结79-81
• 结论81-83
• 参考文献83-90
• 附录A 论文中有关化合物的核磁谱图90-96
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况96-97
• 致谢97-98

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本文编号：615969