黏度响应的核苷类荧光分子的设计、合成及生物成像

发布时间：2017-08-31 13:49

  本文关键词：黏度响应的核苷类荧光分子的设计、合成及生物成像

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【摘要】：天然核苷类化合物不但是DNA或RNA的结构片段,而且是许多酶活性调节物和代谢物的基本组成成分。因此,核苷分子是构成有机小分子探针的良好骨架。国内外许多课题组在进行核苷类荧光探针的研究和开发,并取得了一系列令人惊喜的成果,不仅为后续的研究提供了指导,而且使得核苷类荧光探针在药物化学、分析化学、生物化学和遗传生物学领域得到了广泛的应用。但是,目前用于检测黏度的核苷类荧光探针还鲜有报道。黏度是流体的一种重要的固有属性,黏度的大小直接影响流体的流动及其分散、传热等性能。而细胞黏度则是细胞是否正常的一项重要指标。细胞黏度影响着细胞内物质的运输,信号的传递,蛋白质、核酸、多糖等生物大分子之间的相互作用和活性代谢产物(如活性氧和活性氮等物质)在细胞内的扩散。在同一细胞内不同区域、不同细胞器的黏度值也不一样。如果细胞黏度发生变化或者细胞内某些区域的黏度发生变化,都将引发相应的病变。如血细胞黏度增大,可引起高血压和心脑血管疾病;线粒体黏度增大,细胞可能凋亡等。因此快速、准确地检测细胞内的黏度变化具有重要的意义。我们设计合成了一系列对黏度响应的核苷类荧光分子,它们分别为dABp-1、dAB p-2、dAB p-3、dAB p-4、d ABp-5和dAB p-6。这些分子都是以2'-脱氧腺苷为骨架,以各种取代的苯二吡咯氟硼类荧光团(BODIPY)为发色团,通过三键把两部分连接起来。在这些分子中,2'-脱氧腺苷作为能量的供体,BODIPY作为能量受体,能量通过三键在两部分之间传递。当环境中的黏度较小时,BODIPY上连接苯环和二吡咯氟硼的碳碳单键转动较快,能量损失较大,当黏度较小时,连接臂两端的基团所在平面夹角较小,跨键能量转移效应较弱,导致分子的长波长荧光强度减弱,短波长的荧光强度增强。环境中的黏度增大,碳碳单键的转动变慢,能量损失减少,连接臂两端的基团所在平面夹角变大,跨键能量转移效应变强,所以长波长的荧光强度增加,而短波长的荧光强度减弱。因此通过长波长和短波长的荧光强度的变化,就能检测环境中的黏度变化。因为这些分子具有合适的水油两亲性(logP),所以它们能够通过细胞膜而进入细胞。此外,它们还具有高稳定性、低细胞毒性和很好的抗干扰性,因此能够在细胞成像中有很好的应用。利用激光共聚焦显微成像技术,通过对不同温度下的同一细胞成像中的荧光强度变化,或者通过正常细胞和建立的血栓模型细胞的荧光强度对比,来显示细胞内黏度的差异。同时,由于分子中含有脱氧腺苷,能够与细胞中的RNA通过氢键作用形成碱基对,因此这类核苷荧光探针能够检测含RNA较多的区域的黏度。网织红细胞是未成熟的红细胞,与成熟的红细胞不同,网织红细胞中还含有RNA,具有黏度响应的核苷荧光分子能够通过与RNA的作用,检测网织红细胞的黏度,同时还能从血细胞中识别和筛选出网织红细胞。本文为具有黏度响应的核苷荧光分子的设计和性质研究提供了一种新的方法,不仅对新型黏度荧光探针的设计和发展具有很好的指导作用,而且为由血液黏度变化引起的相应的疾病的提前预警提供了一种可能。
【关键词】：核苷荧光 细胞黏度 转动 网织红细胞
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 研究背景9-23
• 1.1 核苷类荧光探针的研究意义9
• 1.2 核苷类荧光探针的研究进展9-17
• 1.3 黏度的研究意义17
• 1.4 黏度响应的有机小分子探针的研究现状17-21
• 1.5 黏度响应的核苷荧光分子课题的选题依据21-23
• 第二章 仪器、试剂和药品23-27
• 2.1 实验仪器23
• 2.2 试剂和药品23-27
• 第三章 黏度响应的核苷荧光分子的设计、合成及生物成像27-75
• 3.1 引言27
• 3.2 黏度响应的核苷荧光分子的设计27-28
• 3.3 黏度响应的核苷荧光分子及其中间体的合成28-50
• 3.3.1 黏度响应的核苷荧光分子合成路线28-31
• 3.3.2 黏度响应的核苷荧光分子的合成步骤31-45
• 3.3.3 结构表征45-50
• 3.4 黏度响应的核苷荧光分子的性质研究50-73
• 3.4.1 溶液的配制及光谱测试50-60
• 3.4.2 核磁滴定60-62
• 3.4.3 量子产率的计算62-63
• 3.4.4 细胞培养及细胞成像63-72
• 3.4.5 细胞筛选72
• 3.4.6 理论计算72-73
• 3.5 本章小结73-75
• 第四章 结论与展望75-77
• 参考文献77-83
• 附录83-127
• 致谢127-129
• 发表论文和科研成果129-131

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本文编号：765969