季铵盐修饰BODIPY类染料的构建及应用研究

发布时间：2020-09-03 14:34

　　线粒体是一种重要的细胞器,是生物进行有氧呼吸的主要场所,可以为生命活动的正常运转提供ATP。许多研究表明,线粒体功能紊乱与一些神经类的疾病有关,像阿兹海默症、帕金逊症、亨廷顿氏舞蹈病、肌萎缩侧索硬化等。线粒体中的生物硫醇在维持氧化还原平衡以及修复氧化损伤中起着重要作用,线粒体内生物硫醇的变化,可以反映出生物体内生理和病理过程的变化。用来检测这种变化的手段有许多,较为便捷的方法是荧光成像技术。近年来,氟硼二吡咯甲川(BODIPY)类染料在荧光成像技术中,受到了科研工作者的青睐,这主要得益于该类染料优异的性能:较高的摩尔消光系数和荧光量子产率,较稳定的光化学性质,不易受到环境及pH值影响,易于修饰的分子结构等。科研工作者通常将BDOIPY类染料meso位的碳原子换成氮原子构建Aza-BODIPY,并对1,3,5,7位进行芳环取代,使其最大吸收波长和发射波长处于近红外区。但这种修饰会使该类染料共轭体系增大,造成染料水溶性差,此外,该类染料未修饰前,不具备亚细胞器靶向能力,这都限制了染料在生物上的应用。本论文立足于有机化学,分析化学和生物化学,我们设计在Aza-BODIPY结构上引入氨基季铵盐,增强染料的水溶性;并在BODIPY的meso位进行羟基吡啶季铵盐和巯基吡啶季铵盐取代,构造一系列水溶性较好,能靶向线粒体并检测生物硫醇的荧光探针。工作开展如下所述:在第二章中,基于课题组以往对于Aza-BODIPY类染料的研究和相关文献调研,我们通过在Aza-BODIPY结构上引入二甲胺基基团,并进行季铵盐修饰,旨在合成出波长长,水溶性好的Aza-BODIPY类荧光染料。我们Aza-BODIPY为修饰的基本结构,在其3,5-位苯环对位上引入二甲胺基结构,合成了12种Aza-BODIPY,取其中3种Aza-BODIPY进行了季铵盐化。通过分析上述15种Aza-BODIPY的紫外吸收和荧光光谱数据,研究二甲胺基的引入对于染料的吸光度,吸收发射波长,荧光量子产率,半峰宽及Stocks位移的影响,以及氨基季铵盐化后,基本光谱数据及水溶性的变化。在第三章中,我们在1,7位苯环并环Cl-BODIPY结构上进行修饰。在Cl-BODIPY的meso位引入识别基团羟基吡啶季铵盐和巯基吡啶季铵盐,构建基于PET效应“OFF-ON”型的荧光探针。在所设计的探针结构中,羟基吡啶季铵盐和巯基吡啶季铵盐既能够作为识别Cys/Hcy的识别基团,又能够作为探针的荧光猝灭基团,同时也能够作为线粒体靶向位点。我们引入吡啶季铵盐结构,希望实现探针的线粒体靶向检测Cys和Hcy的目的;通过体外测试及细胞成像应用研究,测试荧光探针的反应速度和线粒体靶向能力。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ617.3
【部分图文】：

染料,有机荧光染料,吡咯甲川,酞菁染料

；较好的生物相容性。氟硼二吡咯甲川（BODIPY）类染料因为具有众多是一个很好的选择，但目前该类染料的亚细胞器靶向性和水溶性修饰仍是2 荧光染料.1 常见荧光染料染料泛指受到某一特定波长的光激发后发出荧光的物质，大多是含有苯环共轭双键的化合物。荧光染料，由于其较高的灵敏度，便捷的操作，逐步同位素作标记，广泛应用于荧光免疫，荧光探针，组织或细胞染色等领域

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图 1-2 BODIPY 类荧光染料 1968 年由 Treibs 和 Kreuzer 首次发现，其结构如图性质，基本不受溶剂极性和 pH 值的影响，稳定性点较多[12]。但是，该类染料的吸收波长和发射波长近近红外区，研究人员通常会在其 1,3,5,7 位进行芳长，但是取代后会影响染料的水溶性，限制其在生Y 类荧光染料水溶性修饰IPY 类荧光染料的水溶性，科研工作者通常会在 B图 1-3 所示，常见的水溶性修饰方式有 3 种：离子自组装修饰[14]。

荧光染料,水溶性,磺酸盐,基团

图 1-2 BODIPY 类荧光染料ODIPY 染料于 1968 年由 Treibs 和 Kreuzer 首次发现，其结构如图 1-2 所示有优越的光学性质，基本不受溶剂极性和 pH 值的影响，稳定性较好，摩高，可修饰位点较多[12]。但是，该类染料的吸收波长和发射波长较短，为吸收和发射接近近红外区，研究人员通常会在其 1,3,5,7 位进行芳环取代，吸收和发射波长，但是取代后会影响染料的水溶性，限制其在生物方面的.2.3 BODIPY 类荧光染料水溶性修饰了改善 BODIPY 类荧光染料的水溶性，科研工作者通常会在 BODIPY 的溶性基团。如图 1-3 所示，常见的水溶性修饰方式有 3 种：离子型基团修修饰和两亲性自组装修饰[14]。

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