人血清白蛋白和汞离子荧光探针的设计、合成及应用

发布时间：2020-08-23 09:13

【摘要】：荧光探针是建立在光谱化学、光学波导与测量技术基础上,特异性的将分析对象的化学信号转变为便于测量的荧光信号的测量装置,常用于核酸和蛋白质等的标记及定量分析。本论文主要论述了两个人血清白蛋白和汞离子荧光探针的设计、合成及应用研究。人血清白蛋白(human serum albumin,HSA)是具有重要生理功能的生物大分子,是人血浆中含量最丰富的转运蛋白,它能够调节渗透压、运输营养物质、代谢物和不同系列的外源性药物,因此它在药物的动力学和效率方面起着关键作用。HSA水平异常与冠心病、多发性骨髓瘤、糖尿病、肾病、神经性代谢紊乱、肝硬化等疾病相关。此外,临床上将HSA应用于大出血、烧伤、休克、红白细胞增多症、白蛋白过少症等的对症治疗。因此对HSA的准确定量检测在生物科学、分子生物学、临床医学等领域都具有极其重要的研究和应用价值。本论文第二章介绍了一种基于罗丹宁和溴丙炔的用于检测HSA的荧光探针RhHSA的设计、合成及应用。探针RhHSA通过与HSA的药物结合位点ⅡA、ⅢA的特异性结合使自身荧光增强约700倍,荧光强度随HSA浓度在0-0.5 mg/mL范围内呈现良好的线性关系(R2=0.9878),检测限为5.0 nM,约为3.33 mg/L。与其他生物大分子或常见氨基酸相比,RhHSA对HSA表现出很好的选择性,并且能很好的区分HSA与牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)。此外,我们还成功的将探针RhHSA应用于大鼠尿样和MCF-7细胞中HS A的检测。并且通过HSA的盐酸胍、胰蛋白酶变性实验,竞争性抑制实验,分子对接模拟等清晰的阐明子荧光探针与HSA的结合机制。近年来,重金属和过渡金属(heavy and transition metal,HTM)离子因其对环境和生物系统的有害影响而备受关注。在这些HTM离子中,汞(mercury)是一种剧毒物质,即使浓度很低也会对人类和生态环境造成危害。Hg2+可以进入生物膜,通过食物链在人体内积累,对健康造成严重损害,如水俣病、耳聋、认知障碍等疾病。因此,开发一种经济、简便、高选择性、灵敏性的测定手段用于检测环境、食品和生物中Hg2+的含量成为亟待解决的研究课题。本文的第三章中介绍了我们设计、合成了一种以香豆素结构为母核的用于检测Hg2+的荧光探针DAC-Hg。我们在探针分子上采用硫醇保护醛作为识别基团来检测Hg2+。并通过氢谱、高分辨质谱、红外光谱、紫外吸收光谱等多组数据验证了Hg2+的荧光探针DAC-Hg的响应机理。与其他常见金属离子相比,DAC-Hg表现出对Hg2+良好的选择性和敏感性。探针DAC-Hg与Hg2+反应后,荧光发生淬灭,且荧光强度随Hg2+浓度在0-10 eq范围内呈现良好的线性关系(R2 =0.9962),检测限为5.0 nM,约为0.001 mg/L。此外,我们利用测试条将DAC-Hg应用于裸眼评价,证明了DAC-Hg在原位检测中的应用潜力。并将该方法应用于水环境和海产品样品的分析,并取得了满意的结果,这一研究为其他重金属离子和过渡金属离子的检测提供了思路。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R446.1;O657.3
【图文】：

逑１．１所示。Ｇｈｕｍａｎ等人通过对１７种不同药物和小分子毒素的晶体学分析，揭示了逡逑ＨＳＡ的两个主要药物结合位点的精确结构如图１．１所示，并指出氨基酸残基是逡逑结合特异性的关键决定因素［５９］。ＨＳＡ中除了位点１和位点ＩＩ之外，还存在其他对逡逑药物具有高亲和力的结合区域［６０］，邋Ｚｉｍｓｚａｉｎ等人指出夫西地酸可以特异性与亚逡逑结构域ｆｆｉ结合［６！］。逡逑表１．１邋ＨＳＡ位点特异性结合药物总结表逡逑Ｓｉｔｅ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｄｒｕｇｓ逦Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逦Ｍａｉｎ邋ｂｉｎｄｉｎｇ邋ｓｉｔｅ逡逑Ｗａｒｆａｒｉｎ逦0＾°Ｘ°Ｘ＾逦ＩＩＡ邋ｓｕｂｄｏｍａｉｎ逡逑0丫＾邋0逡逑Ｐｈｅｎｙｌｂｕｔａｚｏｎｅ逦ＩＩＡ逦ｓｕｂｄｏｍａｉｎ逡逑0逡逑Ｉｎｄｏｍｅｔｈａｃｉｎ

为探针在生物医疗领域中的应用提供一定的可能性。通过两轮的选择性逡逑实验，我们筛选出了一种可以同时与ＨＳＡ位点Ｉ、位点ＩＩ特异性结合的荧光探针逡逑ＲｈＨＳＡ，ＲｈＨＳＡ的结构及响应机制如图１．３所示，并将探针ＲｈＨＳＡ应用于活细逡逑胞及尿样中ＨＳ邋Ａ的检测。逡逑Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｓｔｙｌｅ：逦Ｅｆｆｅｃｔｏｒ逦Ｔｒｉｇｇｅｒ邋）逡逑．Ｋｉ0＊＊ｘ邋Ｓ逦ｅｘ：邋４３６邋ｎｍ邋Ａ邋ｅｍ：邋５０８邋ｎｍ逡逑图１．３邋ＨＳＡ荧光探针ＲｈＨＳＡ结构及响应机制图逡逑虽然已有大量Ｈｇ２＋荧光探针报道，但其中多数难以将Ｈｇ２＋与其他重金属离子逡逑如：Ａｇ＋、Ｃｎ２＋、Ｆｅ３＋等进行区分。我们在阅读相关文献的基础上，设计合成了一逡逑种用于检测Ｈｇ２＋的荧光探针ＤＡＣ－Ｈｇ，ＤＡＣ－Ｈｇ的结构及响应机制如图１．４所逡逑示，并将荧光探针ＤＡＣ－Ｈｇ应用于水样及水产品中Ｈｇ２＋的检测。我们选取香豆素作逡逑８逡逑

为探针在生物医疗领域中的应用提供一定的可能性。通过两轮的选择性逡逑实验，我们筛选出了一种可以同时与ＨＳＡ位点Ｉ、位点ＩＩ特异性结合的荧光探针逡逑ＲｈＨＳＡ，ＲｈＨＳＡ的结构及响应机制如图１．３所示，并将探针ＲｈＨＳＡ应用于活细逡逑胞及尿样中ＨＳ邋Ａ的检测。逡逑Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｓｔｙｌｅ：逦Ｅｆｆｅｃｔｏｒ逦Ｔｒｉｇｇｅｒ邋）逡逑．Ｋｉ0＊＊ｘ邋Ｓ逦ｅｘ：邋４３６邋ｎｍ邋Ａ邋ｅｍ：邋５０８邋ｎｍ逡逑图１．３邋ＨＳＡ荧光探针ＲｈＨＳＡ结构及响应机制图逡逑虽然已有大量Ｈｇ２＋荧光探针报道，但其中多数难以将Ｈｇ２＋与其他重金属离子逡逑如：Ａｇ＋、Ｃｎ２＋、Ｆｅ３＋等进行区分。我们在阅读相关文献的基础上，设计合成了一逡逑种用于检测Ｈｇ２＋的荧光探针ＤＡＣ－Ｈｇ，ＤＡＣ－Ｈｇ的结构及响应机制如图１．４所逡逑示，并将荧光探针ＤＡＣ－Ｈｇ应用于水样及水产品中Ｈｇ２＋的检测。我们选取香豆素作逡逑８逡逑

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本文编号：2801351